Experimento 1. Modelos atômicos (Thomson, Rutherford e Böhr)

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1 Experimento 1 Modelos atômicos (Thomson, Rutherford e Böhr) Dentro da lâmpada, há um vapor (mercúrio) que, na passagem de elétrons, emite radiação no comprimento de onda do ultravioleta. Esta radiação liberada bate na borda da lâmpada que é revestida internamente por um fósforo. O fósforo, excitado com a energia recebida, reemite a energia em comprimentos de onda do visível (branco). A diferença para a luz negra é que esta não possui o revestimento de fósforo, deixando, assim, passar toda a radiação ultravioleta. Representações Partes A e B: Modelo de Böhr a) O surgimento da descarga elétrica entre os dois fios de cobre permitiu a Thomson descrever algumas características do átomo. Indique duas dessas características. b) A emissão de luz durante a descarga facilitou a elaboração de qual modelo atômico? Descreva como foi a explicação desse fenômeno por esse cientista. 2) Descreva, de acordo com o modelo atômico proposto por Rutherford, duas características acerca do núcleo e duas características acerca da eletrosfera. 3) Elabore uma explicação para cada observação macroscópica ocorrida nessa experiência: a) descarga elétrica entre os dois fios de cobre; b) o fogo liberado pela descarga elétrica sempre sobe. Anotações Parte C: Modelo de Thomson Conclusão 1) Analisando o processo de descarga elétrica na parte B dos procedimentos, responda aos itens a seguir. 10 1ª série

2 Experimento 2 Objetivos Efetuar testes de chama para analisar o espectro de alguns metais. Identificar os componentes do espectro eletromagnético. Abordar as propostas do modelo atômico de Böhr. Materiais necessários 3 fios de telefone 2 fios de cobre (10 mm) 3 tubos de ensaio 1 Estante para tubos de ensaio Fonte de alta tensão (104 V) 1 bico de Bünsen Fósforo 1 Pisseta com água Algodão Soluções (1 mol.l -1 ) de: cloreto de estrôncio sulfato de cobre II bicarbonato de sódio Ácido bórico 1 placa de Petri 1 suporte universal 1 espátula Modelo Atômico de Böhr Observações Microscópicas Os elétrons, ao se movimentarem numa camada eletrônica, não absorvem nem emitem energia. Os elétrons de um átomo tendem a ocupar as camadas eletrônicas mais próximas do núcleo, isto é, as que apresentam menor quantidade de energia. Um átomo está no estado fundamental quando seus elétrons ocupam as camadas menos energéticas. Quando um átomo recebe energia (térmica ou elétrica), o elétron pode saltar para uma camada mais externa (mais energética). Nessas condições, o átomo se torna instável. Dizemos que o átomo se encontra num estado excitado. Os elétrons de um átomo excitado tendem a voltar para as camadas de origem. Quando isso ocorre, eles devolvem, sob a forma de onda eletromagnética, a energia que foi recebida na forma de calor ou eletricidade. Representações Procedimentos Parte A: Espectros Descontínuos a) Molhe o fio metálico na solução de cloreto de estrôncio e leve-o rapidamente à chama do bico de Bunsen. Anote a cor da chama na tabela de dados da folha de respostas. b) Repita os procedimentos anteriores substituindo a solução de cloreto de estrôncio pelas soluções de bicarbonato de sódio e sulfato de cobre II. Parte B: Descarga Elétrica (Experiência Demonstrativa) a) Com o auxílio de um algodão, umedeça, com água, os fios de cobre ligados em paralelo. b) Utilizando o mesmo algodão, coloque os cristais de ácido bórico nos fios de cobre umedecidos. c) Ligue a fonte de alta voltagem na tomada e, em seguida, encoste a espátula nos dois fios de cobre. Anote na folha de respostas suas observações. Conclusão 1) Analisando as cores emitidas pelas espécies químicas utilizadas na parte A do procedimento, indique qual desses espectros apresenta maior energia e qual o que apresenta menor energia. Justifique sua resposta analisando a frequência e o comprimento de onda. 2) O espectro emitido pela descarga elétrica, ocorrida na parte B da experiência, é contínuo ou descontínuo? Justifique sua resposta. 3) Cite outro tipo de onda eletromagnética que foi emitida nos procedimentos experimentais realizados nessa prática. 4) Cite duas diferenças entre os modelos atômicos de Rutherford e de Böhr. 11

3 Capítulo 2 Introdução teórica Tabela Periódica A Tabela Periódica é a principal ferramenta de trabalho dos químicos, nela temos informações que permitem organizar muitas das ideias dos princípios químicos. É de fundamental importância saber como ela está organizada. Tabela Periódica Gases nobres estão localizados na 18ª coluna da Tabela Periódica e se caracterizam por serem inertes, ou seja, não combinam com outros elementos químicos por meio de reações químicas. Organização da Tabela Periódica Períodos os períodos correspondem a sete linhas horizontais e indicam o número de camadas preenchidas por elétrons que o átomo apresenta. Grupos, colunas ou famílias os grupos correspondem a dezoito linhas verticais numerados de 1 a 18. Os elementos pertencentes ao mesmo grupo apresentam o mesmo número de elétrons na camada de valência, e isso permite indicar propriedades químicas semelhantes. Metais correspondem a 2/3 dos elementos químicos e se caracterizam por serem sólidos na temperatura ambiente (exceção do mercúrio), e as principais propriedades físicas são: a) bons condutores de eletricidade; b) bons condutores de calor; c) dúcteis propriedade de formar fios; d) maleáveis propriedade de formar lâminas; e) brilhosos; f) capazes de formar ligas metálicas formam misturas homogêneas com metais e ametais. Ametais estão localizados à direita da Tabela Periódica e podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. A seguir, citam-se algumas propriedades físicas. a) Maus condutores de corrente elétrica com exceção do carbono grafite. b) Apresentam baixa ductibilidade e maleabilidade. 12 1ª série

4 Capítulo 2 Tabela Periódica Nota: os números de subgrupo 1-18 foram adotados em 1984 pela International Union of Pure and Applied Chemestry (União Internacional de Química Pura e Aplicada). Os nomes dos elementos são os equivalentes latinos desses números. 13

5 Experimento 3 Propriedades Químicas de Elementos da Tabela Periódica 14 1ª série Objetivos Identificar grupos e períodos de alguns elementos químicos. Verificar as propriedades químicas dos metais alcalinos e halogênios. Materiais necessários 4 tubos de ensaio 2 tubos em U 3 conta-gotas 2 provetas 50 ml 2 eletrodos de grafite 1 fonte CC 1 estante para tubos de ensaio 2 frascos pequenos Tabela Periódica Soluções (0,1 mol.l -1 ) de: Iodeto de sódio Iodeto de potássio Nitrato de chumbo II Cloreto de sódio Procedimentos Parte A: Propriedades químicas dos metais alcalinos a) Coloque 20 gotas da solução de iodeto de potássio no tubo de ensaio 1 e 20 gotas da solução de nitrato de chumbo II no tubo de ensaio 2. b) Misture o conteúdo do tubo 1 no tubo 2. Anote suas observações macroscópicas. c) Repita os procedimentos a e b substituindo a solução de iodeto de potássio por iodeto de sódio. Anote o que você observou na folha de respostas. Parte B: Propriedades químicas dos halogênios (Experiência Demonstrativa) a) Coloque no tubo em U 20 ml da solução de cloreto de sódio. b) Insira os eletrodos de grafite em cada uma das extremidades do tubo em U. c) Ligue a fonte de corrente contínua e observe o que ocorre na solução e na superfície de cada eletrodo. Anote suas observações. d) Repita os procedimentos a e b substituindo a solução de cloreto de sódio pela solução de iodeto de sódio. Anote o que você observou na folha de respostas. Observações Microscópicas Parte A: Propriedades químicas dos metais alcalinos Os metais alcalinos não se encontram livres na natureza devido à sua extrema reatividade. Expostos ao ar, oxidam-se rapidamente; por essa razão, só as superfícies recém-formadas apresentam brilho metálico. Têm que se guardar ao abrigo do ar, em petróleo ou tolueno, por exemplo, ou numa atmosfera inerte. O comportamento químico dos elementos do grupo I é muito homogêneo. Todos eles apresentam uma primeira energia de ionização extremamente pequena, o que indica, por parte do núcleo, uma atração fraca, sobre o elétron de valência. Parte B: Propriedades químicas dos halogênios Os halogênios (do grego hal, sal, e gen, produzir ), família dos elementos químicos não metálicos: flúor, cloro, bromo, iodo e astato e compõem o grupo 17 da Tabela Periódica. Esses elementos apresentam comportamento químico muito parecido e formam compostos com propriedades semelhantes. A capacidade de reação ou de combinação com outros elementos é tão grande nos halogênios, que eles raramente são encontrados em estado livre na natureza. A característica química fundamental dos halogênios é seu poder como agente oxidante (capacidade de receber elétrons). Essa característica permite que o átomo do halogênio aceite mais um elétron em sua configuração, para atingir um arranjo eletrônico mais estável. No processo, o átomo adquire carga elétrica negativa e torna-se um íon. Os íons haleto, relativamente grandes e incolores, possuem alta estabilidade, especialmente no caso dos fluoretos e cloretos. O potencial de ionização dos halogênios é

6 Experimento 3 Propriedades Químicas de Elementos da Tabela Periódica a energia necessária para remover um elétron do elemento; ela é máxima no flúor e mínima no iodo. O astato, devido à natureza radioativa, forma poucos compostos, que são instáveis. Representações Parte A: Propriedades químicas dos metais alcalinos 2 KI(aq) + Pb(NO 3 ) 2 (aq) PbI 2 (s) + 2 KNO 3 (aq) III. 2 K(s) + 2 H 2 O(l) 2 KOH(aq) + H 2 Analisando as equações, responda ao que se pede. a) Indique a família de cada metal presente nas equações químicas. b) Quais deles apresentam propriedades químicas semelhantes? Anotações 2 NaI(aq) + Pb(NO 3 ) 2 (aq) PbI 2 (s) + 2 NaNO 3 (aq) Parte B: Propriedades químicas dos halogênios Corrente elétrica 2 NaCl(aq) + 2 H 2 O(l) 2 NaOH(aq) + Cl 2 + H 2 Corrente elétrica 2 NaI(aq) + 2 H 2 O(l) 2 NaOH(aq) + I 2 (s) + H 2 Conclusão 1) Analisando a parte A da experiência, responda aos itens a seguir. a) O que ocorreria se adicionássemos iodeto de frâncio (FrI) na solução de nitrato de chumbo II (Pb(NO 3 ) 2? b) Quais as semelhanças ocorridas entre essa reação química representada no item anterior e as reações químicas ocorridas na parte A? Justifique sua resposta. c) Represente, por meio de uma equação química, a reação química entre o iodeto de frâncio e o nitrato de chumbo II. 2) Se inserirmos uma corrente elétrica em uma solução aquosa de brometo de sódio, quais serão os produtos da reação química? 3) Analise as equações químicas a seguir. I. 2 Na(s) + 2 H 2 O(l) 2 NaOH(aq) + H 2 II. 2 Mg(s) + O 2 2 MgO(s) 15