Prof. Alfredo Neto
Estrutura Atômica - Modelos atômicos
1. Modelo atômico de Dalton →Todas as substâncias são
constituídas de minúsculas partículas, denominadas átomos. O átomo é maciço, indivisível e indestrutível.
“Modelo da Bola
de Bilhar”
4. O modelo atômico de Bohr
O modelo atômico de Rutherford foi um grande avanço na compreensão da estrutura atômica, entretanto apresentava um grande paradoxo. Segundo a Física Clássica, toda partícula elétrica em movimento está constantemente emitindo energia, logo, o elétron acabaria descrevendo um movimento espiralado e se chocaria com o núcleo, ou seja, o átomo de Rutherford não seria estável.
2. Modelo atômico de Thomson → O átomo é uma esfera
de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons, de modo que sua carga total seja nula.
"Modelo do Pudim
de Passas”
O cientista Niels Bohr, em 1913, aprimorou o modelo atômico de Rutherford, utilizando a teoria de Planck, a
qual dizia que a energia não seria emitida de modo contínuo, mas em blocos denominados de quantum. Surgiram
assim os postulados de Bohr:
1) Os elétrons nos átomos movimentam-se ao redor do núcleo em trajetórias circulares, chamadas de camadas ou
níveis.
Obs.: Thomson foi o primeiro a atribuir cargas elétricas ao
átomo.
3. Modelo atômico de Rutherford → Rutherford, trabalhando na investigação das radiações, chegou à conclusão
de que seria interessante usar as partículas alfa, para bombardear átomos de outros elementos, como o ouro, alumínio e cobre, por exemplo.
Experiência de Rutherford
2) Cada um desses níveis ou camadas possui um valor determinado de energia (energia quantizada).
3) Um elétron pode passar de um nível para outro de maior
energia, desde que absorva energia externa (energia elétrica, luz, calor, etc.). Quando isso acontece, dizemos que o
elétron foi “excitado”.
4) Para retornar ao nível inicial o elétron emite a energia
absorvida na forma de ondas eletromagnéticas (luz visível
ou ultravioleta). Esse fenômeno foi denominado salto
quântico.
Conclusões:
1. O átomo apresenta grandes espaços vazios.
2. A massa do átomo concentra-se em um pequeno e denso núcleo.
3. O núcleo do átomo é de natureza positiva.
# Átomo de Rutherford.
O modelo atômico de Bohr consegue explicar os
espectros atômicos, o teste da chama e a cor dos fogos de
artifício da seguinte maneira: tanto na chama quanto na explosão dos fogos, os elétrons são excitados pelo calor. Na
lâmpada de gás, eles são excitados pela corrente elétrica.
Quando retornam aos níveis mais baixos de energia, esses
elétrons emitem ondas de luz visível.
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A energia envolvida nessas emissões depende do
átomo e dos níveis entre os quais ela ocorre. Assim, diferentes cores de luz são emitidas. Veja os exemplos:
7. Dalton, Rutherford e Bohr propuseram, em diferentes épocas, modelos atômicos. Algumas características desses
modelos são apresentadas no quadro que se segue:
O teste da Chama
Modelo Características
I
Núcleo atômico denso, com carga positiva. Elétrons em órbitas circulares ao redor do núcleo.
II
Átomos maciços e indivisíveis.
III
Núcleo atômico denso, com carga positiva. Elétrons em órbitas circulares de energia quantizada.
Elemento
Lítio
Sódio
Potássio
Cálcio
Estrôncio
Bário
Cobre
Chumbo
Cor
Carmin
Amarelo
Violeta
Vermelho-tijolo
Vermelho
Verde
Azul
Azul-claro
Exercício
1. Em relação à estrutura atômica é correto afirmar que:
a) prótons e elétrons possuem cargas elétricas iguais.
b) prótons e nêutrons possuem cargas negativas.
c) nêutrons e elétrons estão localizados na eletrosfera
d) nêutrons, prótons e elétrons localizam-se no núcleo e
possuem a mesma carga elétrica.
e) prótons estão localizados no núcleo.
2. O modelo de Rutherford da estrutura atômica apresentou, como novidade, a noção de:
a) energia quantizada.
d) núcleo.
b) massa atômica.
e) cargas elétricas.
c) orbital.
3. Sobre o modelo atômico de Thomson, pode-se afirmar
que:
a) O átomo era maciço, indivisível e indestrutível.
b) Apresentou como novidade a noção de núcleo.
c) Foi o primeiro a atribuir carga elétrica ao átomo.
d) Formulou seu modelo baseado em uma experiência com
feixes de partículas α.
e) Ficou conhecido como modelo da bola de bilhar.
4. Qual das afirmações é correta, considerando-se o modelo atômico de Rutherford?
a)o núcleo é a região de menor massa do átomo.
b)os prótons e os elétrons localizam-se no núcleo.
c)o átomo apresenta, predominantemente, espaço vazio
d)a região central do átomo é chamada de eletrosfera
e)o átomo é maciço, indivisível e indestrutível.
5. Se um elétron se move de um nível de energia do átomo
para outro nível de energia mais afastado do núcleo do
mesmo átomo, pode-se afirmar que:
a) há absorção de energia.
b) há emissão de energia.
c) não há variação de energia.
d) há variação no número de oxidação do átomo.
e) há emissão de luz num determinado comprimento de onda.
6. Considerado a experiência de Rutherford, assinale a alternativa falsa.
a) A experiência constitui em bombardear películas metálicas delgadas com partículas alfas.
b) Algumas partículas alfa foram desviadas do seu trajeto
devido à repulsão exercida pelo núcleo positivo do metal.
c) Observando o aspecto de difração das partículas alfa,
Rutherford concluiu que os átomos têm densidade uniforme.
d) Essa experiência permitiu descobrir o núcleo do átomo e
seu tamanha relativo.
e) Rutherford sabia antecipadamente que as partículas alfas eram carregadas positivamente.
A associação modelo/cientista correta é:
a) I/Bohr; II/Dalton; III/Rutherford.
b) I/Rutherford; II/Bohr; III/Dalton.
c) I/Dalton; II/Bohr; III/Rutherford.
d) I/Rutherford; II/Dalton; III/Bohr.
e) I/Dalton; II/Rutherford; III/Bohr.
8. O modelo de Thomson propôs que o átomo seria formado por uma esfera de carga ..... contendo, em sua superfície, ..... incrustados, possuidores de carga elétrica ......
A alternativa que completa corretamente a frase é:
a) neutra/prótons e elétrons/positiva e negativa.
b) positiva/elétrons/negativa.
c) positiva/prótons/positiva.
d) negativa/elétrons/negativa.
e) negativa/prótons/positiva.
9. Sobre a estrutura atômica e os modelos atômicos, podese afirmar que:
a) Segundo Thomson o átomo seria maciço, indivisível e
indestrutível.
b) Rutherford foi o primeiro a atribuir cargas elétricas ao átomo.
c) Em um átomo neutro o número de massa é igual ao número de nêutrons.
d) Se um átomo neutro perde três elétrons de sua eletrosfera ele transforma-se em um cátion trivalente.
e) Em um ânion, o número de prótons é maior que o número de elétrons.
10. Há cerca de 110 anos, J. J. Thomson determinou, pela
primeira vez, a relação entre a massa e a carga do elétron,
o que pode ser considerado como a descoberta do elétron e
propôs um modelo para o átomo que ficou conhecido como
“modelo do pudim de passas”. Uma das grandes contribuições de Thomson para o entendimento atual do átomo foi:
a) ter considerado o átomo indivisível.
b) considerar a existência de partículas subatômicas.
c) determinar que os elétrons giram em órbitas circulares ao
redor do núcleo.
d) propor que os elétrons ocupam níveis específicos de energia.
e) afirmar que o átomo possui um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera.
11. O átomo de Rutherford (1911) foi comparado ao sistema planetário, onde o núcleo do átomo seria o sol, enquanto os elétrons seriam os planetas. Uma das novidades propostas por esse modelo atômico foi a divisão do átomo em
duas regiões distintas, o núcleo e a eletrosfera. Sobre a eletrosfera podemos afirmar que:
a) contém as partículas de carga elétrica negativa.
b) concentra praticamente toda massa do átomo.
c) contém prótons e nêutrons.
d) contém somente prótons.
e) contém nêutrons.
12. Se um pouco de óleo cai no fogo enquanto fritamos algum alimento, surge uma característica chama amarela,
devido à presença de sódio no sal de cozinha que, provavelmente, estava misturado ao óleo. De acordo com o mo-
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delo de Bohr, explique como os átomos de sódio emitem luz
quanto ativados (recebendo energia).
Átomos Isóbaros: apresentam o mesmo nº de massa e diferente número atômico.
40
Ex.. 20 Ca e
40
19
K ; 147N e 146C ; etc.
Átomos Isótonos: apresentam o mesmo nº de nêutrons e diferentes números de massa e atômico.
Conceitos fundamentais
Ex.:
Com o avanço do estudo sobre a estrutura
atômica, surgiram novos conceitos que serão muito
utilizados daqui em diante, logo é importante o conhecimento de tais conceitos por qualquer um que
queira se aprofundar no estudo do átomo.
Número Atômico (Z): indica o nº de prótons presentes no núcleo de um átomo.
23
11
24
Na e 12
Mg ;
Número de Massa (A): é a soma do nº de prótons
mais o nº de nêutrons do núcleo do átomo, ou seja, o
número de massa indica o nº de partículas existentes
dentro do núcleo do átomo.
A=Z+N
Ex.:
19
K 39 ;
10
X
Ne 20 ;
XA
ou
Z
45
21
108
47
Sc ;
56
26
Fe; etc.
1. O átomo neutro de alumínio
a) 27 prótons
b) 27 elétrons
c) 13 nêutrons
27
13
Al contém:
d) 14 nêutrons
e) 40 prótons
56
26
Fe indica que o átomo do ele-
mento químico ferro apresenta a seguinte composição nuclear:
a) 26 próton, 20 elétrons e 30 nêutrons.
b) 26 elétrons e 30 nêutrons
c) 26 prótons, 26 elétrons e 56 nêutrons
d) 26 prótons e 26 elétrons
e) 26 prótons e 30 nêutrons
3. Um dos átomos usados na construção de bombas
atômicas é o plutônio (símbolo Pu) com 94 prótons,
94 elétrons e 145 nêutrons. Marque a alternativa que
apresenta o número de massa desse átomo.
a) 94
b) 188
c) 145
d) 239
e) 51
Representação do átomo:
A
Z
Ni e
Exercício
2. A representação
Z = nº de prótons
58
28
Ag ; etc.
4. Considerando as espécies químicas:
Obs.: Em átomos nêutrons o número de prótons é igual ao número de elétrons.
Íons: espécies químicas que apresentam cargas elétricas devido a diferença entre o número de prótons e
de elétrons. Os íons podem ser positivos ou negativos:
•
Cátions: são íons positivos originados da
perda de elétrons.
•
Ãnions: são íons negativos originados do
ganho de elétrons.
2+
2–
+
3+
3–
2+
40
20
Ca ;
42
20
Ca 2 + ;
59
27
Co 2 + ;
59
28
Ni 2 + e
65
30
35
17
Cl − ;
Zn , podemos
afirmar que são isoeletrônicas as espécies:
2+
–
2+
a) Ca e Ca
d) Cl e Ca
2+
2+
b) Ni e Zn
e) Co e Zn
2+
2+
c) Ni e Co
5. Átomo de determinados elementos formam ânions
quando:
a) Perdem prótons da eletrosfera.
b) Tem prótons e nêutros no núcleo.
c) Perdem elétrons do núcleo.
d) Estão eletricamente neutros
e) Recebem elétrons na eletrosfera.
Ex.: 20Ca ; 8O ; 1H ; 13Al ; 15P ; 56Fe ; etc.
Obs.: Espécies químicas isoeletrônicas: são aquelas
que apresentam o mesmo nº de elétrons.
2+
Ex.: 20Ca
2–
–
+
; 16S ; 18Ar ; 17Cl ; 19K ; etc.
Átomos Isótopos: apresentam o mesmo número de
prótons, ou seja, pertencem ao mesmo elemento
químico e diferente número de massa.
Ex.:
16
8
O
17
8
O
O ; 11H
18
8
2
1
H
3
1
H ; etc.
6. Quantos prótons há na espécie química
a) 26
b) 28
c) 30
d) 32
60
28
Ni 2 + ?
e) 60
7. Um átomo possui 3 prótons, 4 nêutrons e 3 elétrons, logo
a) seu número atômico é 7.
b) trata-se de um íon, visto que seu número de prótons não é igual ao número de nêutrons.
3c) é isoeletrônico da espécie química 7N .
d) possui 10 partículas em seu núcleo.
e) trata-se de um isótopo do Lítio (Z = 3).
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8. Se o isótopo do chumbo que apresenta número de
2+
4+
massa 210 forma íons Pb e Pb , que possuem respectivamente 80 e 78 elétrons, então o número de
nêutrons do átomo neutro Pb é
a) 138
d) 158
b) 128
e) 132
c) 130
9. Em um átomo neutro com 22 elétrons e 26 nêutrons, seu número atômico e número de massa são
respectivamente:
a) 22 e 26
b) 48 e 22
c) 26 e 48
d) 22 e 48
e) 26 e 22
3–
10. O íon X tem 36 elétrons e 42 nêutrons. O átomo
neutro X apresenta número atômico e número de
massa, respectivamente:
a) 42 e 78
b) 36 e 78
c) 33 e 75
d) 36 e 75
e) 30 e 72
11. O átomo 17Cl
a) 7N
14
37
30
b) 15P
tem é isótono do átomo:
40
c) 20Ca
64
d) 30Zn
e) 38Sr
88
12. Átomos isótopos diferem quanto
a) às configurações eletrônicas.
b) às posições, na classificação periódica.
c) aos números atômicos.
d) aos números de elétrons.
e) aos números de nêutrons.
13. O silício, elemento químico mais abundante na
natureza depois do oxigênio, tem grande aplicação na
indústria eletrônica. Já o enxofre é de importância
fundamental na obtenção do ácido sulfúrico. Saben28
do-se que o átomo 14Si é isótono de uma das variedades isotópicas do enxofre, 16S, pode-se afirmar que
esse átomo de enxofre tem número de massa:
a) 14
b) 32
c) 16
d) 34
e) 30
14. Um átomo X tem 56 prótons e 81 nêutrons. Um
átomo Y tem número de massa 138 e é isótopo de X,
logo podemos afirmar que o número de nêutrons do
átomo Y é igual a:
a) 56
b) 57
c) 81
d) 82
e) 138
15. Considere três átomos: X, Y e Z. Sabendo que os
átomos Y e Z são isóbaros; os átomos X e Y são isótonos; e X e Z são isótopos; e, ainda, que o átomo X
tem 15 prótons e número de massa 36 e que o átomo
Z tem 17 nêutrons. O número de elétrons de Y é:
a) 22 b) 51 c) 11 d) 19 e) 38
16. São dados 3 elementos genéricos A, B e C. O átomo A tem número atômico igual a 70 e número de
massa igual a 160. O átomo C tem 94 nêutrons, sendo isótopo de A.O átomo B é isóbaro de C e isótono
de A. Qual o número atômico de B?
16. Sabendo que os elementos
5x+4
x +5
M e
6x+ 2
x+ 4
Q são
isóbaros, podemos concluir que seus números atômicos são, respectivamente:
a) 7 e 6
d) 28 e 14
b) 2 e 2
e) 14 e 7
c) 14 e 6
17. Considere as seguintes representações:
11x +15
3 x + 32
R
12 x − 2
5 x −8
S
10 x +32
4 x +10
T
Sabendo que R e S são isótopos, determine o número atômico e o número de massa de R, S e T.
18. Um íon de carga -3 é isoeletrônico de um certo
átomo, cujo número atômico é 14. Sabendo-se que o
íon possui 20 nêutrons, o número de massa do átomo
que dá origem a esse íon é:
a) 31
b) 34
c) 37
d) 17
e) 14
19. Assinale verdadeiro ou falso nas afirmações a seguir:
( ) Um átomo que possui 12 prótons, 10 elétrons e
12 nêutrons é eletricamente neutro.
( ) Dois átomos neutros que possuem o mesmo
número de elétrons pertencem a um mesmo elemento
químico.
( ) O átomo de ferro possui número de massa 56 e
30 nêutrons, logo, um átomo neutro de ferro possui
26 elétrons.
( ) um átomo que possui 33 prótons e 36 elétrons
possui carga positiva e é chamado de cátion.
-1
20. Um íon X tem 18 elétrons e 20 nêutrons. Portanto, o elemento X tem:
a) 18 prótons.
d) número atômico 17.
b) 19 elétrons.
e) número de massa 38.
c) 19 nêutrons.
21. A espécie química que apresenta 52 prótons, 75
nêutrons, 54 elétrons é
52
+2
131
a) Cr
d) Xe
112
+2
127
–2
b) Cd
e) Te
186
–2
c) Re
22. Os implantes dentários estão mais seguros no
Brasil e já atendem às normas internacionais de qualidade. O grande salto de qualidade aconteceu no
processo de confecção dos parafusos e pinos de titânio que compõem as próteses. Feitas com ligas de
titânio (Ti), essas próteses são usadas para fixar coroas dentárias, aparelhos ortodônticos e dentaduras
nos ossos da mandíbula e do maxilar.
Considerando um átomo de titânio que apresenta
número atômico 22, 26 nêutrons e 20 elétrons, podemos afirmar que:
a) trata-se de um íon de carga +2.
b) apresenta número atômico 26.
2+
c) é isoeletrônico do cátion 20Ca .
d) apresenta número de massa 46.
e) é isótono do átomo
56
26
Fe .