Unidades estruturais que constituem as substâncias

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Ágatha Branco Delgado
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Unidades estruturais que constituem as substâncias As caraterísticas específicas de cada substância dependem da sua constituição, ou seja, do tipo de partículas ou unidades estruturais

1 Unidades estruturais que constituem as substâncias As caraterísticas específicas de cada substância dependem da sua constituição, ou seja, do tipo de partículas ou unidades estruturais que formam a substância e que se repetem por toda a sua estrutura. Átomos de ferro As unidades estruturais são corpúsculos que formam as substâncias: podem ser átomos, moléculas ou iões. 1

2 Unidades estruturais que constituem as substâncias Diamante Água cloreto de sódio Unidade estrutural átomos Unidade estrutural moléculas Unidade estrutural iões 2

3 Iões Quando um átomo perde ou ganha eletrões forma-se um ião. Catião ou ião positivo: forma-se quando um átomo ou molécula perde eletrões. Anião ou ião negativo: forma-se quando um átomo ou molécula ganha eletrões. 3

4 Unidades estruturais que constituem as substâncias Todas as substâncias podem ser representadas pelas respetivas fórmulas químicas, que são representações simbólicas das unidades estruturais que constituem essas substâncias. As fórmulas químicas das substâncias elementares evidenciam que estas são formadas apenas por átomos do mesmo tipo. As fórmulas químicas das substâncias compostas indicam os símbolos dos diferentes elementos químicos que as constituem, nas proporções em que os respetivos átomos estão combinados. Hélio He Azoto N 2 Água H 2 O Metano CH 4 4

5 Constituição dos átomos Embora as unidades estruturais difiram de substância para substância, há um «atributo» comum a todas elas: são formadas a partir de átomos. Protões Carga + Carga nuclear Átomos Núcleo Neutrões Sem carga Eletricamente neutro Nº de protões = Nº eletrões Nuvem eletrónica Eletrões Carga - Os nucleões são protões e neutrões. 5

Recorrendo a métodos apropriados, tais como a microscopia de alta resolução, podemos comparar os raios dos

6 Tamanho dos átomos O tamanho do átomo depende da sua nuvem eletrónica, uma vez que o raio do núcleo é cerca de 10 mil vezes menor do que o raio atómico. Recorrendo a métodos apropriados, tais como a microscopia de alta resolução, podemos comparar os raios dos átomos de diversos elementos, concluindo-se que átomos diferentes têm tamanhos diferentes Raio atómico (pm) Tamanho dos átomos de diferentes elementos 6

Submúltiplos Múltiplos 1.1. ÁTOMOS Tamanho dos átomos Devido às caraterísticas dos números que utilizamos é necessária a utilização da notação científica. a, bcd.

7 Submúltiplos Múltiplos 1.1. ÁTOMOS Tamanho dos átomos Devido às caraterísticas dos números que utilizamos é necessária a utilização da notação científica. a, bcd x Prefixo Símbolo Ordem de grandeza Tera T Giga G 10 9 Mega M 10 6 Quilo K 10 3 Hecto h 10 2 Parte inteira 1 a <10 Parte decimal Potencia inteira de base 10 Deca da 10 1 Deci d 10-1 Centi c 10-2 Mili m 10-3 Indica a ordem de grandeza do número Micro μ 10-6 Nano n 10-9 pico p

Tamanho dos átomos 10 13 m Diâmetro do sistema solar 10 9 m Diâmetro do Sol 10 8 m Diâmetro de Júpiter 10 7 m Diâmetro

8 Tamanho dos átomos m Diâmetro do sistema solar 10 9 m Diâmetro do Sol 10 8 m Diâmetro de Júpiter 10 7 m Diâmetro da Terra 10 0 m Pessoa 10-2 m Borboleta 10-5 m Glóbulo branco 10-9 m Nanoestruturas m Átomo m Núcleo atómico 8

9 9

10 10

11 11

12 EXERCÍCIO 12

13 Escala atómica A utilização da microscopia de alta resolução permite, atualmente, obter imagens que demonstram a estrutura da matéria à escala atómica e molecular. Através dessas imagens é possível fazer estimativas de dimensões à escala atómica e molecular. 13

Escala atómica Através da imagem podemos verificar que o diâmetro da base do agregado de átomos de ouro é aproximadamente 1 nm, o que corresponde

14 Escala atómica Através da imagem podemos verificar que o diâmetro da base do agregado de átomos de ouro é aproximadamente 1 nm, o que corresponde a 6 átomos de carbono alinhados. Ou seja, o diâmetro dos átomos de carbono é 1/6 desse valor, cerca de 0,17 nm. Escala atómica: átomos de ouro. 14

Para determinar o valor aproximado do raio do átomo de carbono, r C : 82 mm na imagem correspondem a 1 nm na

15 Tamanho dos átomos A partir de imagens de átomos obtidas por métodos apropriados pode ser determinado o raio do átomo de um dado elemento. Para determinar o valor aproximado do raio do átomo de carbono, r C : 82 mm na imagem correspondem a 1 nm na realidade. raio do átomo de carbono 6 mm 82 mm 1 nm 6 mm r C r C = 0,073 nm r C = 7, nm r C = 7, m r C 73 pm Imagem do grafeno O valor tabelado do raio do átomo de carbono é 77 pm. Erro de leitura 15

16 Escala nanométrica e micrométrica Comprimentos entre 1 e 100 nanómetros pertencem à ESCALA NANOMÉTRICA. Como comprimentos de algumas centenas de picómetros já estão próximos de 1 nanómetro, é possível escrever 0,1 nm em vez de 100 pm. Também é possível escrever 0,010 μm em vez de 10 nm. No entanto é mais correto escrever 1 μm em vez de 1000 nm, pois este já representa a ESCALA MICROMÉTRICA. 16

17 A tabela exprime comprimentos em várias unidades. As escalas indicadas a preto são as mais adequadas. 17

18 EXERCÍCIO 18 2 cm

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20 Tamanho dos átomos Atualmente, uma das áreas da física e da química que apresenta maior desenvolvimento é o do estudo dos materiais e processos à escala atómica, a que se deu o nome de nanociência. 20

21 Nanotecnologia A nanotecnologia consiste na manipulação da matéria à escala atómica, com o objetivo de desenvolver novos materiais, com características diferentes dos materiais comuns, a partir da capacidade moderna de ver e manipular átomos e moléculas. 21

Nanotecnologia Exemplos de materiais produzidos

22 Nanotecnologia Exemplos de materiais produzidos com base na nanotecnologia: Fulereno Nanotubos Grafeno Descoberto no final do séc. XX; Descoberto no início do séc. XXI; Descoberto no final do séc. XX; Folha de átomos de carbono Molécula esférica. Folha plana de átomos de carbono. enrolada. 22

23 Nanomedicina A nanomedicina estuda, projeta e fabrica estruturas em nanoescala capazes de prevenir, diagnosticar e tratar muitas doenças. Atualmente desenvolvem-se dispositivos muitíssimo pequenos que incapsulam medicamentos capazes de se largarem nos tecidos cancerosos evitando, assim, efeitos secundários. Medicamentos. 23

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28 Algumas utilizações da Nanotecnologia 28

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