Domínios e subdomínios
/ Unidade
http://sites.fct.unl.pt/passarola
Um Projeto
Tópicos gerais, comuns
a todas as unidades
de Desenvolvimento Curricular
para Física e Química, 10.º e 11.º anos
Princípios
Autores e professores que
colaboram no projeto
A Lei. n.º 47/2006 (artigo 17.º) e a Portaria n.º 81/2014 de
Os recursos digitais ainda têm uma influência muito reduzida
9 de abril permitem a não adoção de manuais escolares. No
no ensino. Este é um projeto de desenvolvimento curricular
Artigo 4.º da Portaria estabelece-se que "O conselho pedagógico
1. para
Documentos
digitais
qualidade
para alunos
alterar essa situação,
numade
época
em que a Internet
e
do agrupamento de escolas ou da escola não agrupada pode
não proceder à adoção de manuais escolares, devendo, neste
osesuportes
digitais sãodisponíveis
o processo principal
de comunicação
professores,
de modo
livre, ede
Vítor
Duarte
Teodoro
(coordenador),
caso, ser
comunicados
os fundamentos
da decisão
aos serviços
difusão
de informação.
acordo
com o programa de Física e Química do competentes do Ministério da Educação e Ciência (MEC)." Este
A página do projeto (http://sites.fct.unl.pt/passarola) permite o
aos documentos
e a grupos visuais/gráficas
de discussão e colaboração,
5. acesso
Integração
de sínteses
que
nomeadamente
redes sociais.
relacionamemideias,
procedimentos e modelos
Os
textos para utilização pelos alunos são disponibilizados
científicos.
preferencialmente em formato PDF, com ligações para outro
6. tipo
Documentos
para
professores
editáveis
de documentos na
Internet
(atividades interativas,
filmes,
animações,
dados
referência,
etc.).
Os testes
para
(e.g.,
coleções
dedeitens
para
testes,
guiões
professores estão em formato "doc" de modo a permitirem
de atividades práticas, dados experimentais,
edição e adaptação e são reservados a professores. As
imagens eestão
apresentações).
apresentações
em— PDF interativo, de fácil navegação.
os documentos
utilizam
uma linguagem
simples eque
são for
7. Todos
Atualização
dos
documentos
sempre
ilustrados cuidadosamente.
José Paulo Santos, professor do
Departamento
deEscola
Física,
Faculdade
de
Filipa Godinho
Silva, professora da
Secundária
Gama
Barros
Ciências e Tecnologia da Universidade
Comentários e revisão de:
Nova de Lisboa,
José Paulo Santos, professor do Departamento de Física,
Faculdade
de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de
http://docentes.fct.unl.pt/jps
Lisboa, http://docentes.fct.unl.pt/jps
Carlos Cunha, professor da Escola Secundária Dom Manuel
Martins
José Moura, professor do
Departamento de Química, Faculdade
Elvira Fortunato, professora do Departamento de Ciências dos
de Faculdade
Ciências
e Tecnologia
da
Materiais,
de Ciências
e Tecnologia da Universidade
Nova de Lisboa, http://docentes.fct.unl.pt/emf/
Universidade Nova de Lisboa,
que participam no grupo "Passarola"
necessário, para torná-los mais compreensíveis Professores
http://docentes.fct.unl.pt/jjgm
https://www.facebook.com/groups/1483507991907455
A edição anual é publicada como manual escolar digital num
ou devido a novidades científicas ou técnicas. A. Marga Dias, Alberto Gonçalves Gonçalves, Albina Costa,
único documento PDF. Os alunos e os professores que desejem
Alexandra
Ferreira
da Silva, Alexandra
Figueiredo, Alexandra
Elvira
Fortunato,
professora
do
Silva, Alexandre Medeiros, Alina Duarte, Álvaro Folhas, Ana
uma cópia
impressa
de qualidade
igual à da
dos ciência,
restantes livros
8. ter
Ênfase
numa
visão
integrada
da
Guerra,
Ana Maria Medeiros, Anade
MariaCiências
Pires, Ana Martins,
Departamento
dos
podem adquiri-la numa editora/livraria que imprime a pedido e
tecnologia, da engenharia e da matemática e Ana Paula Paiva, Ana Pinheiro, Ana Santos, Ana Simão, Ana
Faculdade
de
Ciências
e
que envia o livro impresso por correio (por exemplo,
Sofia, Materiais,
Ana Teresa Bígio, Anabela
Domingues,
Anabela
Moura,
na resolução de problemas.
André Ferreira Freitas, António Vieira, Benvinda Lourenço, Carla
http://www.sitiodolivro.pt).
Se a escola assim o entender,
Tecnologia
daContinua
Universidade
Nova de
Antunes,
Carlos Filipe Pinto.
em
com adas
livraria/gráfica
impressão
de
https://www.facebook.com/groups/1483507991907455/members/
9. estabelece
Ênfase um
naacordo
história
ideias epara
nas
dificuldades
Lisboa, http://docentes.fct.unl.pt/emf
múltiplos exemplares e consequente redução de custos.
de mudança das visões sobre o mundo natural.Nem me falta na vida honesto estudo,
Todos os documentos do projeto (em formato digital) são
Professores
que participam no grupo
Com longa
experiência misturado,
Nem engenho, que aqui vereis presente,
10.Integração
de atividades
de computação
gratuitos e de utilização
livre.
Cousas “Passarola”
que juntas se acham raramente
científica.
http://pt.wikisource.org/wiki/Os_Lusíadas/X
Os professores que o desejarem podem contactar o coordenador
https://www.facebook.com/
Como Camões escreveu, espera-se que o resultado deste projeto
do projeto (através da página) para participar na escola em
mostre groups/1483507991907455
"honesto estudo" e "engenho" de uma comunidade e de
11.Utilização
de documentos complementares
aulas e, ou, numa atividade de formação com professores.
um conjunto de autores experiente.
2(vídeos, imagens, dados experimentais,
A. Marga Dias, Alberto Gonçalves
simulações, etc.), criados propositadamente ou
Gonçalves, Albina Costa, Alexandra
disponíveis na Internet e de fontes credíveis.
Ferreira da Silva, Alexandra
12.Possibilidade de edição em papel, podendo
Figueiredo, Alexandra Silva, Alexandre
ser exclusiva para cada escola, incluindo
Medeiros, Alina Duarte, Álvaro Folhas,
documentos específicos da escola (e.g., guiões
Ana Guerra, Ana Maria Medeiros, Ana
de atividades práticas, coleções de questões,
Maria Pires, Ana Martins, Ana Paula
testes).
Paiva, Ana Pinheiro, Ana Santos, Ana
13.A edição anual é publicada como manual
Simão, Ana Sofia, Ana Teresa Bígio,
escolar digital num único documento PDF.
Anabela Domingues, Anabela Moura,
Os alunos e os professores que desejem ter
André Ferreira Freitas, António Vieira,
uma cópia impressa de qualidade igual à dos
Benvinda Lourenço, Carla Antunes,
restantes livros podem adquiri-la numa editora/
Carlos Filipe Pinto. Continua em
livraria que imprime a pedido e que envia o
https://www.facebook.com/
livro impresso por correio (por exemplo, http://
groups/1483507991907455/members/
www.sitiodolivro.pt). Se a escola assim o
entender, estabelece um acordo com a livraria/
gráfica para impressão de múltiplos exemplares
e consequente redução de custos.
A Lei. n.º 47/2006 (artigo 17.º) e a Portaria n.º 81/2014
de 9 de abril permitem a não adoção de manuais
escolares. No Artigo 4.º da Portaria estabelece-se que
"O conselho pedagógico do agrupamento de escolas ou
da escola não agrupada pode não proceder à adoção de
manuais escolares, devendo, neste caso, ser comunicados
os fundamentos da decisão aos serviços competentes
do Ministério da Educação e Ciência (MEC)." Este artigo
resulta do Artigo 17.º da Lei n.º 47/2006, onde se afirma:
"Quando for considerado adequado ao respectivo projecto
educativo, o órgão de coordenação e orientação educativa
das escolas e dos agrupamentos de escolas pode não
proceder à adopção de manuais escolares, devendo, neste
caso, ser comunicados os fundamentos desta decisão ao
Ministério da Educação."
Para uma escola ou agrupamento de escolas escolher
utilizar os documentos do projeto PASSAROLA, basta
fundamentar a decisão de não adoção de manual escolar
com a participação neste projeto de desenvolvimento
curricular.
José Moura, professor do Departamento de Química, Faculdade
de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa,
http://docentes.fct.unl.pt/jjgm
Nem me falta na vida honesto estudo,
Com longa experiência misturado,
Nem engenho, que aqui vereis presente,
Cousas que juntas se acham raramente
http://pt.wikisource.org/wiki/Os_Lusíadas/X
Como Camões escreveu, espera-se que o
resultado deste projeto mostre "honesto
estudo" e "engenho" de uma comunidade e
de um conjunto de autores experiente.
I
Massa e
tamanho dos
átomos
(5 aulas)
II
Energia dos
eletrões nos
átomos
(8 aulas)
III
Tabela Periódica
(4 aulas)
IV
Ligação química
(10 aulas)
V
Gases e
dispersões
(8 aulas)
VI
Transformações
químicas
(5 aulas)
VII
Energia e
movimentos
(15 aulas)
10.º Ano Física (39 aulas)
ciências.
10.º Ano Química (40 aulas)
professor da Faculdade de Ciências e
artigo resulta do Artigo 17.º da Lei n.º 47/2006, onde se afirma:
OEnsino
conceito de
"manual escolar" tem-se mantido praticamente
Secundário.
"QuandoTecnologia
for considerado adequado
ao respectivo projectoNova de
da Universidade
inalterável desde o século XIX, mas hoje é possível ter
educativo, o órgão de coordenação e orientação educativa das
2. documentos
Revisão digitais
e aperfeiçoamento
documentos,
escolas Lisboa
e dos agrupamentos de escolas pode não proceder
de elevada qualidadedos
(desde
textos a filmes
adopção de manuais escolares, devendo, neste caso, ser
ou
animações
interativas) quede
podem
substituir comevantagens
com
a colaboração
professores
de alunos, àcomunicados
http://docentes.fct.unl.pt/vdt
os fundamentos desta decisão ao Ministério da
ou complementar os manuais escolares tradicionais. A elaboração
Educação."
em situação real de ensino.
e revisão de documentos digitais pode ser feita facilmente com
Carlos Cunha, professor da Escola
Para uma escola ou agrupamento de escolas escolher utilizar os
colaboração de professores
e alunos
que estão de facto
3. a Consultoria
e revisão
por cientistas
e a
Secundária
Dom basta
Manuel
Martins
documentos
do projeto PASSAROLA,
fundamentar
a decisão
utilizá-los
em situação
real experiência
de sala de aula. Neste
projeto, todos
de não adoção de manual escolar com a participação neste
engenheiros
com
e conhecimentos
projeto Filipa
de desenvolvimento
curricular.
os documentos são revistos e, ou, complementados, com a
Godinho
Silva, professora da
em
temas
específicos.
participação dos professores e alunos que os utilizam no dia a
AutoresEscola
e professores
que colaboram no projeto:
Secundária
Gama Barros
Ao longo do ano,
cada ano,
será
possível melhorá-los
4. dia.
Integração
de em
ideias
e de
resultados
da
Vítor Duarte Teodoro (coordenador), professor da Faculdade de
de modo a dar resposta às necessidades dos seus utilizadores,
Ciências
e Tecnologia da Universidade
Nova de
Lisboa
Comentários
e revisão
de:
investigação
em
ensino
e
aprendizagem
das
http://docentes.fct.unl.pt/vdt
mantendo-os sempre atualizados.
Energia e sua conservação (39 aulas)
http://sites.fct.unl.pt/passarola
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Universidade Nova de Lisboa
Propriedades e transformações da matéria (23 aulas)
http://www.fct.unl.pt
Elementos químicos e sua organização (17 aulas)
Programa que começa no ano letivo de 2015/2016
VIII
Energia e
fenómenos
elétricos
(9 aulas)
IX
Energia,
fenómenos
térmicos e
radiação
(15 aulas)
Documentos PDF
Documentos DOC
Outros Documentos e
Observações
Datas de Publicação 2015-2016
Escrita de símbolos, unidades e quantidades
Escalas do UNIVERSO (poster)
Potências de 10: filme e imagens para análise
Ciências e Engenharias: Profissões e Formação em Portugal e na
Europa
Ciência: a fronteira sem fim
Teste básico de química
Teste básico de física
Teste básico de numeracia
Lista de verificação de competências
numa calculadora
AAtividades: recordando o que aprendeste no ensino básico
1 Dimensões e constituição dos átomos. Isótopos
2 Escalas de objetos microscópicos e potências de dez
3 Isótopos e massa atómica relativa (“massa média dos átomos”)
BAtividades: constituição dos átomos e massa atómica
4 Contar partículas: a mole como unidade SI de quantidade de matéria
5 Massa molar M de uma espécie química
6 Fração mássica: que parte no todo (em massa)?
7 Fração molar: que parte no todo (em quantidade de matéria)?
CAtividades: cálculos sobre massas e quantidades de matéria
DLaboratório: volume e número de moléculas de uma gota de água
E Teste Unidade I
Ficha para a atividade laboratorial
(volume e número de moléculas de
uma gota de água)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
1 Começa a revolução: a descoberta do eletrão em 1897
2 Espectroscopia: espectros contínuos e espectros de riscas
3 O que é a “luz”? Radiação eletromagnética, fotões, ...
AAtividades:
4 “Incrível” para Rutherford (1910): núcleo atómico e espaço vazio!
5 1912: o jovem Bohr tem ideias revolucionárias
6 O sucesso e as limitações da teoria de Bohr
7 As revoluções científicas do início do século XX
AAtividades:
8 Modelo quântico do átomo e orbitais
9 Energias de ionização e níveis de energia
10 Configurações eletrónicas
BAtividades:
CLaboratório: teste de chama e identificação de elementos
DTeste Unidade II
Ficha para a atividade laboratorial
(teste de chama e identificação de
elementos)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
1Da lista de elementos de Lavoisier à Tabela Periódica
2A organização da Tabela Periódica
3Propriedades periódicas dos átomos dos elementos
4Propriedades de algumas famílias de elementos
AAtividades
BLaboratório: densidade relativa de metais
CTeste Unidade III
Ficha para a atividade laboratorial
(densidade relativa de metais)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
IUPAC Periodic Table
Excel: propriedades periódicas e
gráficos
1Da estrutura dos átomos à ligação entre átomos
2Prever ligações entre átomos utilizando esquemas
AAtividades
3Geometria e propriedades das moléculas
4Ligações em moléculas orgânicas e biológicas
5Ligações intermoleculares
BAtividades
BLaboratório: prever e avaliar a miscibilidade de líquidos
CTeste Unidade IV
Ficha para a atividade laboratorial
(prever e avaliar a miscibilidade de
líquidos)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
Phet: “Build a Molecule”
Phet: “Molecule Polarity”
1Avogadro: como “pesar” átomos, utilizando gases...
2Gases e propriedades dos gases
3Soluções, coloides e suspensões em fase gasosa e em fase líquida
4Como descrever a composição de uma solução?
5Preparação e diluição de soluções
AAtividades
BLaboratório: preparação de soluções a partir de solutos sólidos
CLaboratório: preparação de soluções aquosas por diluição
DTeste Unidade V
Ficha para a atividade laboratorial
(preparação de soluções a partir
de solutos sólidos; preparação de
soluções aquosas por diluição)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
Phet: Gas Properties
Phet: “Concentration”
1Energia e reações químicas: aspetos microscópicos e macroscópicos
2Como medir transferências de energia numa reação química
3Fotoquímica: reações químicas provocadas pela radiação
4Atmosfera e reações fotoquímicas
AAtividades
BLaboratório: um exemplo de uma reação fotoquímica
CTeste Unidade VI
Ficha para a atividade laboratorial
(um exemplo de uma reação
fotoquímica)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
1 Energia: uma forma de fazer contas
2 Sistemas mecânicos, partículas e centro de massa
3 A soma ou resultante das forças: alguns exemplos
AAtividades:
4 O trabalho da soma das forças é igual à variação de energia cinética
5 O trabalho da força gravítica é simétrico da variação de EP
6 Trabalho da força de atrito e energia dissipada
BAtividades:
7 Sistematizando: variações de energia e trabalho das forças
8 Potência: rapidez de transferência de energia
9 Rendimento da transferência de energia
CAtividades:
DLaboratório: movimento num plano inclinado
E Laboratório: movimento vertical de queda e ressalto de uma bola
F Teste Unidade VII
Ficha para a atividade laboratorial
(movimento num plano inclinado;
movimento vertical de queda e
ressalto de uma bola)
Coleção de itens para dois testes
Coleção interativa de imagens e
tópicos
Geogebra: forças numa partícula
num plano inclinado
Geogebra: energia num plano
inclinado
Phet: “Energy Skate Park”
Versão para revisão por professores: 1 julho
1 Circuitos elétricos e esquematização de circuitos
2 Corrente contínua e corrente alternada
3 Resistência elétrica de condutores filiformes
AAtividades:
4 O aquecimento dos condutores: efeito Joule
5 Energia em circuitos elétricos: força eletromotriz
6 Conservação da energia em circuitos elétricos
7 Potência em circuitos elétricos
BAtividades:
CLaboratório: características de uma pilha elétrica
DTeste Unidade VIII
Ficha para a atividade laboratorial
(características de uma pilha
elétrica)
Coleção de itens para um teste
Coleção interativa de imagens e
tópicos
Phet: “Circuit Construction Kit (DC
Only)”
Coleção de imagens para
simulação de montagem de
circuitos elétricos
Versão para revisão por professores: 1 de dezembro
1 Sistemas termodinâmicos
2 Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura
3 Calor como medida de energia transferida
4 Capacidade térmica mássica
AAtividades:
5 Condução e convecção de calor
6 Condutividade térmica
7 Energia na fusão e na vaporização
BAtividades:
8 Radiação e irradiância
9 Sistemas fotovoltaicos
10 Conservação da energia: 1.a Lei da Termodinâmica
11 Degradação da energia: 2.a Lei da Termodinâmica
CAtividades:
DLaboratório: radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico
E Laboratório: capacidade térmica mássica
F Laboratório: balanço energético num sistema termodinâmico
GTeste Unidade IX
Ficha para a atividade laboratorial
(radiação e potência elétrica
de um painel fotovoltaico;
capacidade térmica mássica;
balanço energético num sistema
termodinâmico)
Coleção de itens para dois testes
Coleção interativa de imagens e
tópicos
Versão para revisão por professores: 1 julho
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de setembro
J
Phet: “Build an Atom”
IUPAC Periodic Table of the
Isotopes
Excel: cálculo de massas atómicas
relativas
Youtube: Raios catódicos e
descoberta do eletrão
Youtube: Richard Feynman
Phet: “Models of the Hydrogen
Atom”
Phet: “Simplified MRI”
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 julho
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de setembro
J
A
S
O
N
D
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F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 julho
J
A
S
O
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D
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F
M
A
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J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de setembro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 julho
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de setembro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 de outubro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de novembro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 de outubro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de novembro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 de outubro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de novembro
J
J
A
A
S
S
O
O
N
N
D
D
J
J
F
F
M
M
A
A
M
M
J
J
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de janeiro
J
J
A
A
S
S
O
O
N
N
D
D
J
J
F
F
M
M
A
A
M
M
J
J
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de janeiro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para revisão por professores: 1 de dezembro
Excel: balanços energéticos
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
Versão para utilização por alunos: 1 de janeiro
J
A
S
O
N
D
J
F
M
A
M
J
J
F Espectro descontínuo
F Séries espectrais do hidrogénio
F Densidade de carga eletrónica
F Nível de energia num átomo
F Princípio da Construção (ou de
Aufbau)
F Subnível de energia num átomo
F Princípio da Exclusão de Pauli
F Modelo atómico de Bohr
F Regra de Hund
F Estado fundamental
F Teste de chama e identificação de
elementos químicos
F Estado excitado
3. Interpretar informação de segurança presente no rótulo de reagentes e adotar medidas de proteção com base nessa informação
e em instruções recebidas.
4. Interpretar os resultados obtidos
em testes de chama.
9. Comparar espetros de absorção e de emissão de elementos químicos,
concluindo que são característicos de cada elemento.
10. Identificar, a partir de informação selecionada, algumas aplicações
da espetroscopia atómica (por exemplo, identificação de elementos
químicos nas estrelas, determinação de quantidades vestigiais em
química forense).
15. Indicar que os eletrões possuem, além de massa e carga, uma propriedade quantizada denominada spin que permite dois estados diferentes.
16. Associar orbital atómica à função que representa a distribuição no espaço de um eletrão no modelo quântico do átomo.
1
2
H
1
Fotos de átomos do elemento químico cobalto, Co.
1,008
6,94
2
4
167
raio atómico em pm
13
Zr
9,012
5
zircónio
14
10,81
6
87
112
15
12,011
7
16
14,007
67
8
56
9
18,998
190
Na
48
42
52
118
145
3
magnésio
243
K
potássio
194
Ca
4
184
Sc
cálcio
escândio
5
176
Ti
6
171
V
titânio
vanádio
7
166
Cr
8
161
Mn
cromo
265
Rb
219
Sr
rubídio
estrôncio
212
Y
298
Cs
césio
87
Fr
frâncio
206
Zr
ítrio
55 132,91 56 137,33 57-71
bário
88
Ra
rádio
F
nitrogénio oxigénio
38
néon
zircónio
198
Nb
208
Hf
lantanídios háfnio
89-103 104
actinídios
190
11
149
Cu
Al
12
145
Ni
níquel
alumínio
Ga
zinco
111
Si
germânio
88
molibdénio tecnécio
200
Ta
tântalo
105
rutherfórdio dúbnio
193
79
S
fósforo
125
Ge
gálio
98
P
silício
136
142
Zn
cobre
Cl
enxofre
114
As
arsénio
71
n=
88
Kr
crípton
178
Ru
173
Rh
ruténio
188
169
165
Pd
ródio
185
Os
Ag
paládio
180
156
161
Cd
prata
In
cádmio
174
145
Sn
índio
106
107
108
109
110
111
seabórgio
bóhrio
hássio
meitnério
darmstácio
roentgénio copernício
ósmio
irídio
Pt
platina
Au
estanho
ouro
156
171
Re
tungsténio rénio
Ir
177
W
Hg
Tl
133
Sb
123
mercúrio
tálio
112
113
chumbo
114
143
Bi
bismuto
115
115
Te
I
antimónio telúrio
154
Pb
iodo
=
108
polónio
116
MC
86
At
Rn
H
4 10
ástato
Esta quantidade de moléculas é, de facto, enorme! Basta ter em conta
que há apenas cerca de 7000 milhões de pessoas na Terra, isto é,
7 000 × 106 = 7 × 109 pessoas…
1.
(
Quando se fala numa “mole” está-se a falar em “6,022 × 1023 partículas”.
O número 6,022 × 1023 é conhecido como número de Avogadro, em
homenagem a um químico do princípio do século XIX que teve uma
ideia genialmente simples, que analisaremos adiante. O seu valor foi
inicialmente escolhido de modo a representar o número de átomos em 1 g
de hidrogénio.
)
= 4 × 12,011 + 10 × 1,008 g/mol
= 74,1 g/mol
6,022 × 1023 mol−1
13 × 103 g × 1 mol
74,1 g
= 175 mol
n=
12,5 1024
×
mol
6, 022 1023
C um núcleo com neutrões e uma nuvem
eletrónica.
D diferente número de neutrões.
D um núcleo com eletrões e uma nuvem
eletrónica.
2.
Portanto, essa amostra de N = 12,5 × 1024 moléculas de O2 corresponde à
quantidade de matéria n = 20,8 mol de moléculas de O2.
Um copo de água tem aproximadamente
200 mL de água (um quinto de litro).
rádon
Neste copo há 11,1 moles de moléculas
de água: 11,1 × 6,022 × 1023 moléculas
de água = 66,8 × 1023 moléculas de
água.
É este o número de moléculas de água
que se bebe quando se mata a sede com
1 copo de água…
Nos laboratórios e nos hospitais há
garrafas de oxigénio comprimido.
3.
A quantidade de matéria de uma amostra de oxigénio
com N = 12,5 × 1024 moléculas de O2 é 20,8 mol de
5.
moléculas de O2. Esta quantidade ocupa um volume de
470 L (em condições normais de pressão e temperatura).
n = 11,1 mol
Muitos químicos costumam dizer que o “número de moles” de moléculas
nesse copo de água é 11,1 mol. Esta é uma linguagem simplificada,
incorreta. De facto, não dizemos que “200 mL” é o “número de mililitros”
25
no copo de água — dizemos que o volume do copo de água é 200 mL.
O volume V é uma grandeza ou quantidade física (tal como a massa m,
o tempo decorrido t, a temperatura T, etc.). A quantidade de matéria n
também é uma grandeza física, tal como as outras grandezas. Por vezes,
n é também designada por quantidade de substância.
N = 12,5 × 1024 moléculas de O2
nome do
elemento
n = quantidade de matéria (moléculas de O2)
n.º atómico do
elemento
n = 20,8 mol de moléculas de O2
n.º de massa do
isótopo
https://www.youtube.com/watch?v=CsjLYLW_3G0
Nota: neste esquema está representada uma fração
extremamente pequena de 20,8 mol de moléculas. É,
evidentemente, impossível fazer um esquema com um
número tão elevado de partículas…
— Os átomos são inalteráveis nas reações químicas;
Tabela de pesos atómicos de Dalton onde além do nome
e do símbolo que ele utilizava para cada elemento,
figura um número que representa o
peso de cada átomo tomando como
unidade o peso do átomo de
hidrogénio.
À esquerda: um modelo de
madeira utilizado por Dalton para
representar átomos.
— As reações químicas não resultam da destruição ou
criação dos átomos dos elementos químicos mas
apenas de separações e recombinações entre esses
átomos.
Apesar de não ter sido capaz de determinar o peso e
outras caraterísticas de cada átomo, Dalton conseguiu
determinar a relação entre os pesos de uns e de outros,
nem sempre de modo correto.
Durante o século XIX, a ideia da existência de átomos
teve cada vez maior aceitação, à medida que avançava
a investigação em química. A partir do princípio do
século XX, a comunidade científica aceitou sem reservas
a existência de átomos. Novas técnicas e novas ideias
transformaram o modo como se pensava acerca das
coisas extremamente pequenas e invisíveis.
http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
Há diversas técnicas de análise espectral,
que têm importantes utilizações na
determinação da composição química.
Espectros atómicos: a “chave” para a descoberta da estrutura atómica
O estudo da luz emitida por gases quando submetidos a
descargas elétricas, como nas vulgares
lâmpadas fluorescentes, conduziu à invenção
de novas ideias sobre a estrutura dos
átomos.
Equipamento original utilizado por Thomson para estudar as
propriedades dos raios catódicos.
Bobinas percorridas por
corrente elétrica e que
criam um campo
magnético que força
os eletrões a
descrever uma
trajetória
circular.
Feixe de eletrões a descrever uma
trajetória circular, devido à força
magnética exercida pelo campo
criado pelas duas bobinas.
As experiências de Thomson sugeriram-lhe que
estes “corpúsculos” existiam em todos os tipos
de objetos. Ora, como se aceitava que a matéria
era constituída por átomos, concluiu que os
átomos deveriam ter eletrões…
John Dalton (1766-1844) foi um pioneiro da teoria
atómica moderna. Começou a ensinar numa escola
quando tinha apenas 12 anos. Descreveu com rigor
uma deficiência visual que ele próprio tinha e que ficou
conhecida como daltonismo (cegueira para certas cores,
de origem hereditária, que existe em cerca de 8% dos
homens e em 1% das mulheres).
Hidrogénio a emitir luz devido
a uma descarga elétrica
Rede de difração para
dispersar a luz emitida pelo
gás
Coloca-se um gás, a baixa pressão, no
interior de um tubo de vidro no qual se
encontram igualmente dois elétrodos.
Ligando esses elétrodos a uma fonte de alta
tensão, observa-se que o gás emite luz.
Essa luz, após atravessar uma fenda para
formar um feixe retilíneo, pode ser analizada
através de um prisma de vidro ou numa
rede de difração (uma rede com milhares
de sulcos muito próximos uns dos outros).
As diferentes cores da luz emitida são então
separadas no prisma ou na rede. Ao conjunto
de cores emitidas chama-se espectro de
emissão.
Com a informação de que dispunha, propôs que
os átomos deveriam ser partículas maciças, nas
quais os eletrões, negativos, deveriam estar
como que “incrustados” numa massa positiva,
como as passas de fruta num bolo ou num
pudim de passas. Quando submetidos a forças
suficientemente intensas, os eletrões podiam
ser ”arrancados” dos átomos. Thomson estava
quase completamente enganado…
Detetor da luz emitida pelo
gás e ligação a um sistema
computacional
Um exemplo de um registo do espectro do hidrogénio
Espectro de emissão
Na página anterior, ilustra-se a chamada
espectroscopia de emissão. O gás com
a amostra é submetido a uma descarga
elétrica, emitindo luz que é em seguida
decomposta e produzindo um espectro
de emissão.
Outra técnica é a chamada
espectroscopia de absorção. Sobre a
amostra é feito incidir um feixe contínuo
de luz, contendo todas as cores do
espectro. Algumas dessas cores são
então absorvidas pelos átomos presentes
na amostra.
Experimentalmente observa-se que
o espectro de absorção apresenta
riscas negras (isto é, cores que foram
aborvidas pelos átomos da amostra)
exatamente
com o mesmo
comprimento de
onda do respetivo
espectro de
emissão.
Todos os espectros atómicos são espectros
de riscas, isto é, espectros descontínuos. A
maioria dos espectos são espectos contínuos,
como é o caso do espectro de uma lâmpada de filamento
incandescente. Em 1823 o britânico J. Herschel verificou que
cada gás apresentava um espectro que lhe era característico
e a partir do qual podia ser identificado. É esta ideia que está
na base da análise espectral. A análise espectral permitiu a
descoberta de elementos até então desconhecidos, quer na
Terra quer noutros astros, nomeadamente no Sol. Por exemplo,
foi por análise espectral da luz solar que o elemento hélio foi
identificado, primeiro no Sol e mais tarde na Terra.
Um aparelho moderno para
investigar os raios catódios e
as caraterísticas dos eletrões.
57
C
N
O
F
Estes “picos” indicam os comprimentos de
onda da luz emitida pelo hidrogénio (no
eixo horizontal) e a intensidade da luz de
cada “pico” (no eixo vertical).
Qual será o processo pelo qual os átomos de hidrogénio, e
todos os restantes átomos, emitirão luz quando submetidos a
descargas elétricas?
Espectro atómico do
hidrogénio (espectro
de riscas).
Ultravioleta
100 nm
200 nm
300 nm
Espectro visível
400 nm
500 nm
Infravermelho
Raios X e radioatividade. Partículas alfa como “sondas” de exploração
600 nm
700 nm
O estudo dos raios catódicos ocupou muitos
cientistas no final do século XIX. É natural, portanto,
que tenha estado na origem da descoberta de vários
fenómenos relacionados. Um desses fenómenos foi
observado em 1895 pelo alemão Wilhelm Röntgen
que verificou que o vidro dos tubos de Crookes em
funcionamento emitia raios invisíveis que podiam
ser detectados por chapas fotográficas. Esses raios,
que eram então de natureza desconhecida, foram
apropriadamente designados por raios X.
Espectro de absorção
do hidrogénio
Espectro de emissão
do hidrogénio
A investigação sobre os raios X mostrou que se
tratava de raios muito penetrantes que atravessavam
corpos
opacos,
como o corpo humano. Os raios X
Equipamento de espectroscopia de
absorção
atómica.
estimulavam
igualmente a fluorescência (propriedade
As radiações absorvidas pelos átomos
da amostra
permitem identificar quer a composição
qualitativa
da
que têm
certos materiais
de emitirem luz quando
amostra (que elementos compõem
a amostra)
quer luminosa).
recebem
energia
a composição quantitativa (qual a proporção de cada
elemento na amostra).
O vento faz mover as pás dos geradores eólicos. A energia
cinética dessas pás depende da massa e da velocidade das
pás (bem como da forma das pás, uma vez que se trata de
energia cinética de rotação).
É usual falar-se em “formas” de energia como, por
exemplo, energia eléctrica, energia mecânica, energia
sonora, energia nuclear, energia química, energia luminosa,
etc. Mas, na realidade, todas estas “formas” de energia são
manifestações de apenas duas formas de energia: energia
cinética e energia potencial.
Em 1896, o físico francês Henri Becquerel, ao estudar
a emissão de raios X, descobriu por acaso que um
sal de urânio emitia raios que impressionavam uma
chapa fotográfica envolvida em papel negro e que
não pareciam ter a mesma origem dos raios X.
Ne Na Mg Al
Y
Na sequência das investigações de Becquerel, um
Si P S Cl Ar K Ca Sc casal
Ti Vde Cr
Mn Fe
cientistas, Pierre e Marie Curie, depois
de um longo e minucioso trabalho, conseguiram
isolar em 1898 dois elementos químicos até então
desconhecidos responsáveis por esses novos raios,
elementos a que deram o nome de polónio e de
rádio. À propriedade física (emissão de “raios”) que
estesInelementos
deram o nome de
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
Sn Sb apresentavam
Te
radioatividade.
Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta
Espectro de uma
lâmpada de filamento
incandescente
(espectro contínuo).
800 nm
Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa
U Np Pu Am Cm Bk Cf Es
Um joule (1 J) é aproximadamente a
energia necessária para elevar um corpo
de 100 g (um pequeno iogurte ou uma
maçã) até à altura de 1 m.
1,0 m
O joule é, pois, uma unidade com um
valor relativamente pequeno. Em média,
por dia, um ser humano necessita de
obter cerca de 8 milhões de joules de
energia para manter o corpo a funcionar…
Além do joule, são ainda utilizadas
outras unidades de energia, indicadas
no quadro abaixo, bem como múltiplos e
submúltiplos dessas unidades.
Unidades em que se mede a energia
unidade
joule (unidade do SI,
Sistema Internacional de
Unidades)
caloria (ou pequena caloria)
1 cal = 4,184 J
símbolo
física, química, engenharia, biologia, etc.
física, química, engenharia, biologia, etc.
1 kW h = 3,6 × 106 J
British Thermal Unit
1 BTU = 1,05435 × 103 J
tonelada equivalente de
petróleo (“tonnes of oil
equivalent”)
Cal (ou kcal)
energia utilizada para elevar de 1 °C a
temperatura de 1 kg de água
nutrição, biologia, engenharia alimentar, etc.
kWh
energia utilizada por um aquecedor de 1 kW
durante 1 hora
electricidade, engenharia, economia, etc.
BTU
energia necessária para elevar de 1 grau
Fahrenheit (escala de temperatura muito usada
nos EUA) a temperatura de uma libra de água
(0,454 kg)
ar condicionado, electricidade, engenharia,
economia, etc.
energia que pode ser obtida a partir de
1000 kg de petróleo bruto
indústria petrolífera, engenharia, economia, etc.
energia adquirida por um electrão quando
é acelerado num campo eléctrico com uma
diferença de potencial de 1 volt
física das partículas, física nuclear, engenharia
biomédica, etc.
tep ou toe
1 toe = 4,186 × 1010 J
electrão-volt
1 eV = 1,6022 × 10–19 J
eV
A energia potencial está associada às forças de atração
e de repulsão entre os objectos (desde as partículas dos
átomos até às galáxias...), qualquer que seja a natureza
destas forças (gravíticas, eléctricas, etc.). Diz-se que é
energia “potencial” porque não se estão a “ver” os seus
efeitos, mas estes podem acontecer a qualquer momento...
desde que se inicie um processo de transformação de
energia. A energia potencial depende da intensidade das
forças entre os objectos.
Energia interna
Somando toda a energia associada às partículas (átomos,
moléculas, etc.) de um sistema (energia cinética de todas
as suas partículas + energia potencial devido às interacções
entre essas partículas) obtém-se a energia interna do
sistema.
A energia interna é extremamente difícil de calcular,
devido à enorme quantidade de partículas que existe em
qualquer sistema. Mas o que interessa na maior parte dos
casos é a variação de energia interna, por exemplo, quando
se aquece um corpo. E esta variação é muito mais fácil de
calcular, como veremos adiante.
O termo energia é amplamente utilizado em
contextos económicos e sociais. Fala-se, por
exemplo:
— na fatura energética de um país para
descrever o preço da energia importada pelo
país;
— no excessivo consumo de energia e na
necessidade de a poupar;
— na intensidade energética de um país
(quantidade que exprime se um país necessita
utilizar muita ou pouca energia na produção de
bens com valor económico);
— etc.
As questões energéticas são um importante
tema da economia e da política, principalmente
num país como Portugal que importa uma parte
importante da energia que utiliza.
Ao longo da história da humanidade, foram várias
as fontes de energia utilizadas: madeira, carvão,
quedas de água, vento, azeite, petróleo, etc. As
condições materiais de vida das populações sempre
dependeram das fontes de energia disponíveis.
Cedo se descobriu que havia três tipos diferentes de
emissões radioativas, que passaram a ser designados
por radiação alfa, radiação beta e radiação gama. A
radiação alfa iria desempenhar um papel importante
W investigação
Re Os Ir daPtestrutura dos átomos, devido ao
na
facto de ser constituída por partículas (partículas
alfa) muito menores do que os átomos, mas de
massa aproximadamente igual à de muitos átomos.
Uma vez que têm também a capacidade de poder
penetrar nos corpos, as partículas alfa revelaram-se
ótimas sondas de exploração da matéria. Sabe-se
59 alfa são constituídas
hoje que as partículas
por núcleos de átomos de hélio: 2 protões e 2
neutrões. Como o núcleo de um átomo é dezenas
de milhares de vezes mais pequeno que o átomo,
compreende-se, assim, que as partículas alfa possam
ser ótimas “sondas de exploração” da matéria.
Po ên
Vejamos então um exemplo de cálculo do trabalho: o trabalho
da soma ou resultante das forças no esquiador. Admitimos que,
quando durante o movimento, o esquiador apenas escorregou
no plano e que o atrito foi desprezável.
Quantas vezes é que o diâmetro médio dos
glóbulos vermelhos é maior que o diâmetro
médio das plaquetas?
19
9.
10
Porque é que todos os átomos de um mesmo
elemento químico apresentam o mesmo número
atómico embora possam ter diferentes números de
massa?
Um átomo de cálcio tem número de massa 44.
9.1.
Que informação dá a afirmação anterior?
9.2.
Representa simbolicamente o isótopo referido.
9.3.
Representa simbolicamente o isótopo de cálcio
mais abundante na natureza (consulta a tabela
da página NNN).
A célula E4 é o produto das células C4 por D4 por
1 000 000.
18. A imagem em baixo foi obtida com um STM
e representa átomos de ouro. Estima-se que
a distância entre os núcleos de dois átomos
consecutivos seja de 0,3 nm.
99,757
0,038
0,205
× 15,99491 +
× 16,99913 +
× 17,99912=15,999
100
100
100
Que fórmulas estarão nas restantes células da coluna E?
m
t = 0 s (começou-se a medir o tempo…)
altura inicial = 20,0 m
velocidade = 0,00 m/s
energia cinética inicial
Ec,i = (1/2) m v2 = (1/2) × 60 kg × (0 m/s)2 = 0 J
Na página seguinte exemplifica-se como se
calcular o trabalho da soma das forças numa partícula
a descer um plano inclinado.
Qualquer objeto tem uma certa
energia interna, De facto, todos
os objetos são constituídos
por partículas que estão em
permanente agitação (têm,
pois, energia cinética). Essas
partículas exercem forças de
atração e de repulsão umas
nas outras (logo, têm energia
potencial).
m
m
t = 2,0 s
altura = 15,0 m
distância percorrida = 10,0 m
velocidade = 10,0 m/s
A energia interna de um corpo é
a soma de todas essas energias
das partículas.
A resultante das forças e o deslocamento são colineares e
apontam para o mesmo lado. Portanto, o â
Os aldeões. Quadro de Louis Le Nain, mostrando uma cena da
vida familiar no século XVII. O aproveitamento da energia era,
na altura, muito limitado. O combustível mais utilizado era a
madeira, os veículos eram movidos a força animal, a iluminação
artificial praticamente não existia, etc. A invenção da máquina a
vapor, no século XVIII, e os avanços na produção e utilização da
corrente eléctrica no século XIX, deram importantes contributos
para modificar o modo como as pessoas vivem, trabalham e se
divertem.
170
171
178
35
Pierre e Marie Curie, pioneiros da radioatividade no final
do século XIX e princípio do século XX. Na altura não eram
conhecidos os efeitos biológicos da radioatividade e alguns
cientistas foram vítimas das suas próprias experiências, como
foi o caso de Marie Curie que faleceu de cancro em 1934.
Atualmente, há muitos tratamentos contra o cancro que utilizam
radioatividade, em doses controladas.
Séries espectrais do átomo de hidrogénio
— as transições entre os níveis 6, 5, 4, 3 e 2 e o nível 1 (série de Lyman);
Tendo em conta a energia e a
velocidade das partículas alfa,
se os átomos fossem maciços
como Thomson os descrevia, as
partículas alfa não deveriam ser
significativamente desviadas da sua
trajetória retilínea.
Se os átomos eram constituídos por núcleos
positivos, onde se encontrariam os electrões?
Esta era uma questão para a qual Rutherford não
dispunha de uma resposta satisfatória. Propôs,
com pouca convicção, que os electrões deveriam
girar à volta dos núcleos, tal como os planetas
giram à volta do Sol. Mas existe uma diferença
fundamental entre os electrões e os planetas: é
que estes não têm carga eléctrica ao contrário
dos electrões que têm carga negativa…
— as transições entre os níveis 6, 5 e 4 e o nível 3 (série de Paschen).
A cada série de saltos quânticos corresponde um conjunto de riscas no
espectro atómico do hidrogénio. Apenas a série de Balmer se encontra na
gama de c.d.o. da luz visível.
A grande maioria das partículas
alfa não sofre qualquer desvio
Interpretação do espectro do hidrogénio. Teoria atómica de Bohr
de partículas alfa,
por cintilação
Foram estes resultados experimentais que
levaram Rutherford a propôr que os átomos
deveriam ser constituídos por uma parte
com carga positiva, que deveria ser muito
menor que o átomo, a que chamou núcleo
atómico. As partículas alfa, positivas, seriam
significativamente desviadas apenas se
passassem perto dos núcleos dos átomos da
folha metálica, igualmente positivos.
— as transições entre os níveis 6, 5, 4 e 3 e o nível 2 (série de Balmer);
Ernest Rutherford (18711937), prémio Nobel da
Química em 1908.
Folha de ouro
Ultravioleta
são desviadas
Feixe de partículas alfa
Fonte de partículas alfa
Em 1912 um jovem dinamarquês, Niels Bohr, propõe uma teoria
revolucionária que iria mudar para sempre o que pensamos acerca
dos objetos muito pequenos, à escala atómica. As ideias de
Bohr foram inicialmente recebidas sem grande entusiasmo
mas alguns anos depois eram aceites por quase todos os
cientistas, devido ao facto de terem contribuído para
fazer previsões sobre as riscas espectrais que se
revelaram certas.
A teoria de Bohr partia de três postulados,
i.e., afirmações que se consideram
verdadeiras sem demonstração:
100 nm
200 nm
300 nm
Espectro visível
400 nm
500 nm
Infravermelho
600 nm
de De e
4s
Este exemplo de cálculo do trabalho ilustra uma das ideias chave desta unidade:
o trabalho da soma das forças numa partícula é igual à variação de energia cinética
da partícula (esta regra é conhecida como "teorema da energia cinética"). As
diversas grandezas físicas utilizadas na mecânica foram definidas de modo a que
esta igualdade fosse sempre válida.
179
700 nm
800 nm
Estado final…
Série de Lyman
Série de Balmer
Estado inicial…
n=1
raio = 53 pm
Série de Paschen
Salto quântico num átomo de H, do nível 1
para o nível 4, com absorção de energia
sob a forma de fotões com c.d.o. de 97 nm.
As órbitas do eletrão nos dois níveis estão
representadas a tracejado (laranja no
estado inicial e cinzento no estado final).
1.º postulado: os átomos apenas podem
permanecer em certos estados, os
chamados níveis estacionários ou estados
estacionários, em que não há nem emissão nem
absorção de energia; cada estado estacionário é
caracterizado por um número inteiro n (designado por
número quântico principal);
2.º postulado: um átomo emite ou absorve energia sempre
Série de Lyman
n=4
raio = 846 pm
Resultados esperados: as partículas alfa deveriam atravessar os
que se dá uma transição de um estado estacionário para outro
átomos, sem serem desviadas.
estado estacionário. Essa energia é emitida ou absorvida na
forma de radiação, e corresponde à diferença de energias do
no estado
estacionário inicial e no estado estacionário
Resultados observados: a maioria das partículas alfaeletrão
atravessaram
os
final; podendo
átomos, sem serem desviadas; algumas foram desviadas,
até serem desviadas 180º. Interpretação de Rutherford: as partículas
3.º postulado:
alfa apenas eram desviadas se passassem perto de uma
parte muito os eletrões descrevem órbitas circulares em
pequena do átomo, a que chamou núcleo atómico. Atorno
maiordo
parte
do
núcleo;
os raios dessas órbitas circulares estão
átomo seria espaço vazio…
quantizadas, isto é, só podem ter determinados valores;
Salto quântico num átomo de H, do nível 3
para o nível 2, com emissão de energia sob
a forma de fotões com c.d.o. de 656 nm.
As órbitas do eletrão nos dois níveis estão
representadas a tracejado (laranja no
estado inicial e cinzento no estado final).
quando os electrões mudam de órbita, os átomos mudam de
estado estacionário.
A transição de um eletrão entre duas órbitas
designa-se por salto quântico e é sempre
acompanhada pela emissão ou absorção
de um fotão. Por exemplo, ao lado, estão
esquematizados dois saltos quânticos
num átomo de H. No primeiro (do nível 1
para o nível 4), há absorção de energia.
No segundo, há emissão de energia. Este
segundo salto quântico, entre a 3.ª órbita e
a 2.ª órbita, é acompanhado da emissão de
um fotão com o c.d.o. de 656 nm (detetável
65
no espectro de hidrogénio na risca vermelha
— é a risca mais intensa do espectro).
Niels Bohr (18851962), Prémio
Nobel da Física em
1922.
A teoria de Bohr permitia prever os c.d.o. de todas as riscas do espectro
do hidrogénio e de outras partículas com um só eletrão (iões He+ e Li2+,
por exemplo). Essa capacidade de previsão foi fundamental para ser aceite,
apesar das ideias “estranhas” que propunha.
O modelo atómico proposto por Rutherford tinha deixado em aberto a
questão “onde estão os eletrões nos átomos?”. Sabia-se na altura que se
os eletrões girassem em volta do núcleo perderiam continuamente a sua
energia, rapidamente cairiam no núcleo e qualquer átomo autodestruirse-ia. Parece que era necessário abandonar a ideia dos eletrões girarem
à volta do núcleo. Mas essa ideia de um átomo semelhante ao sistema
Algumas
solar
era atraente
para muitos físicos…
partículas
alfa
Estado
inicial…
cd
=
=
6
nm
Série de Balmer
o
cd
=
6
48
o=
o
4 nm cd
=
0 nm
41
43
nm cd
Série de Paschen
cdo = 1875 nmcdo = 1282 nm
cdo = 1094 nm
n=2
raio = 212 pm
n=3
raio = 476 pm
6
o
Estado
final…
o
cd
56
n=1
raio = 53 pm
65
nm
n=4
raio = 846 pm
n=5
raio = 1322 pm
n=2
raio = 212 pm
n=3
raio = 476 pm
n=6
raio = 1904 pm
67
do Un e o
E s c a l a s
A grandeza física trabalho de uma força (ou da soma de
A mola elástica comprimida
forças) é definida através da equação:
armazena energia potencial
(energia potencial
“elástica”). Quanto mais
comprimida estiver a mola,
maior é a energia potencial
armazenada.
Energia e sociedade
energia utilizada para elevar um corpo de
100 g à altura de 1 metro
1 Cal = 1000 cal
quilowatt-hora
aproximadamente a…
18
66
utilizada em…
energia utilizada para elevar de 1 °C a
temperatura de 1 grama de água
grande caloria
(ou quilocaloria)
corresponde
cal
J
O vento faz mover as pás
dos geradores eólicos. A
energia cinética dessas
pás depende da massa
e da velocidade das pás
(bem como da forma das
pás, uma vez que se trata
de energia cinética de
rotação).
A energia cinética está associada a tudo o que se move
(desde as partículas dos átomos até às galáxias...). A
energia cinética de qualquer objecto depende da massa e
da velocidade do objecto. Quanto maior for a massa ou a
velocidade, maior será a energia cinética.
100 g
17.3. O diâmetro médio das plaquetas do sangue é
de aproximadamente 2 × 10–6 m.
18O.
A figura abaixo ilustra três conjuntos ou séries de saltos quânticos no átomo
de hidrogénio, que tem apenas um eletrão:
As experiências de Rutherford consistiam
basicamente no seguinte: um feixe paralelo de
raios alfa constituído, portanto, por partículas
alfa, era feito incidir numa delgada
folha metálica. As partículas alfa, de
dimensões muito menores que os
átomos mas de massa relativamente
grande, funcionam como projéteis,
com carga positiva e extremamente
pequenos, que vão incidir nos átomos
da folha metálica.
Superfície detetora
Estas previsões não foram
confirmadas pela experiência.
Rutherford verificou que 1 em cada
8000 partículas era desviada mais
de 90º. Algumas eram até desviadas 180º! Este
resultado era espantoso! Rutherford escreveu
que “foi o acontecimento mais incrível que me
aconteceu em toda a minha vida. Era quase tão
incrível como disparar uma bala de canhão de
38 cm de diâmetro contra uma folha de papel e
a bala fazer ricochete na folha!”
Uma das primeiras aplicações dos raios X foi a radiografia
médica. Na foto acima, uma das primeiras radiografias, tirada
em 1896, mostrando um dedo deformado. As primeiras
radiografias em Portugal, foram realizadas na Universidade de
Coimbra apenas três meses depois da descoberta de Röngten.
64
Energia cinética e energia potencial
Não é fácil definir, de modo simples, o que
é a energia. Em primeiro lugar, convém evitar
confundir energia com outras grandezas físicas
(como velocidade, potência, força, etc.) e com
combustíveis, alimentos, corrente eléctrica,
etc. Podemos obter energia dos combustíveis,
dos alimentos e da corrente eléctrica mas a
energia não é nem um combustível nem um
alimento. A energia é, simplesmente, uma
grandeza física... isto é, uma quantidade que
se pode medir.
5
6 Tendo em conta a composição isotópica, vem:
O neozelandês Ernest Rutherford (professor numa
universidade inglesa) realizou em 1910, em
colaboração com os seus assistentes, uma série de
experiências que viriam a revelar-se cruciais para o
conhecimento da estrutura dos átomos.
Lâmpada a emitir radiação de todos
os comprimentos de onda
58
Nas ciências físicas, o termo energia
utiliza-se para designar uma grandeza
física, que se exprime em joules no Sistema
Internacional de Unidades (SI).
40
A incrível descoberta do núcleo atómico (1910)
Ampôla com gás que absorve
parte da luz emitida pela lâmpada
Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr
I
Dispersão
da luz
Gás sob descarga
elétrica a emitir luz
Espectros atómicos de emissão dos elementos na zona
visível. O espectro de cada elemento é uma espécie
de impressão digital: é caraterístico e úncio para cada
elemento. A utilização dos espectros na identificação
da composição química é atualmente uma prática
corrente, graças a sofisticados sistemas de análise que
recorrem à análise de imagem em computador.
H He Li Be B
Espectro de emissão do hidrogénio na gama dos 90 nm aos 800 nm. Apenas quatro riscas
estão na zona visível, sendo uma delas de difícil observação nos espectroscópios escolares.
A palavra energia é hoje correntemente
utilizada em contextos muito diferentes,
desde as conversas informais (“hoje acordei
com imensa energia!”) aos debates políticos
e económicos (“a energia está cada vez mais
cara”).
9
Espectro de absorção
Dispersão
da luz
De todos os espectros dos elementos químicos, foi o espectro
de emissão do hidrogénio aquele que maior importância teve no
esclarecimento da estrutura dos átomos. O espectro de emissão
do hidrogénio apresenta riscas na zona da luz visível e nas
zonas de luz não visível.
56
Energia e unidades de energia
17.2. Qual é a ordem de grandeza do diâmetro do
glóbulo vermelho?
4 Trata-se do isótopo 17O. O número atómico do
oxigénio é 8 (isto é, todos os átomos têm 8 protões
no núcleo). Os átomos desse isótopo têm
17 – 8 = 9 neutrões.
flúor
n.º de eletrões
dos átomos do
elemento
n.º de neutrões
dos átomos do
isótopo
17.1. Qual é o diâmetro do glóbulo vermelho
em metros? Apresenta o valor em notação
científica.
3 Não, uma vez que a composição isotópica do
oxigénio apresenta três isótopos diferentes,
16O, 17O e 18O. Os átomos destes isótopos têm,
respetivamente 8 neutrões, 9 neutrões e 10
neutrões.
39
K
−
22. A figura mostra uma folha de cálculo que exemplifica
a determinação da massa atómica do carbono.
Espectrocospia de emissão e espectroscopia de absorção
Raios catódicos (feixe de
eletrões) desviados para
baixo devido à presença do
íman.
http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray#Discovery
Cátodo
(elétrodo
negativo)
http://en.wikipedia.org/wiki/Radioactive_decay#History_of_discovery
— Os átomos de cada elemento químico são iguais;
−
Ar
−
n.º de protões
dos átomos do
elemento
37
http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_absorption_spectroscopy
Íman
Na altura em que esta descoberta foi feita, já
se sabia que os ímanes também eram capazes
de desviar fios eléctricos que estivessem a ser
percorridos por uma corrente. Se o feixe não
podia ser um feixe de luz e se se comportava de
modo semelhante a uma corrente eléctrica num
fio, tornou-se evidente que seria um feixe de
partículas eletrizadas.
— Toda a matéria é constituída por átomos indivisíveis;
27
Al
13
Se quiseres representar o núcleo de um átomo pela
cabeça de um alfinete com 2 mm de raio qual deve
ser a medida do raio atómico, nesta escala?
17. O diâmetro médio de um glóbulo vermelho é
aproximadamente 7 micrómetros.
2 Tem 8 eletrões.
34
O cientista inglês William Crookes (1932-1919),
por volta de 1870, verificou que entre duas
placas metálicas (eletródos) colocadas num
tubo em que se retirou todo o ar possível,
se estabelecia um feixe de luminosidade
esverdeada quando se ligavam os elétrodos a
uma fonte de alta tensão. Pensou inicialmente
que o feixe, proveniente do cátodo ou eléctrodo
negativo, era um feixe de luz. Mas, ao contrário
dos feixes de luz, estes raios provenientes
do cátodos (que foram designados por raios
catódicos) eram desviados por ímanes…
Entre 1895 e 1898, J. J. Thomson (1856–
1940), demonstrou, após uma série de notáveis
experiências, que o feixe era constituído por
partículas “pequenas quando comparadas com
as dimensões dos átomos”, a que chamou
“corpúsculos” e que pouco mais tarde foram
designadas por eletrões. A Humanidade tinha
finalmente descoberto um tipo de partículas
mais pequenas do que os átomos — e que tão
importantes são, quer nas reações químicas
quer nos fenómenos físicos. As utilizações
tecnológicas dos princípios físicos que regem
o comportamento dos eletrões mudaram a
vida de milhares de milhões de pessoas. Basta
pensar em todos os aparelhos elétricos que nos
rodeiam para compreender a importância que
viriam a ter estes estudos.
Representação
simbólica do
isótopo
Quantos átomos de fósforo terias que alinhar para
obteres uma fila com 10 cm de átomos?
21. Em média, o raio de um átomo é cerca de 10 000
vezes maior do que o do seu núcleo.
16.2. Calcula a massa atómica relativa do magnésio e
compara o valor obtido com a tua estimativa.
1 Significa que os átomos de oxigénio têm 8 protões
no núcleo.
Completa a tabela seguinte.
N = número de moléculas de O2
19.3. Quantas vezes, aproximadamente, é que a
massa de um protão é superior à massa de um
eletrão?
20. O diâmetro de um átomo de fósforo é
aproximadamente 200 pm. Considera que conseguias
alinhar átomos de fósforo de modo a que estes
ficassem “encostados” mas sem se tocarem.
16.1. Apresenta uma estimativa razoável para a
massa atómica relativa do magnésio. Justifica o
valor apresentado.
B.6. Calcula a massa atómica do oxigénio.
D apenas por um neutrão.
19.2. Qual é a ordem de grandeza de cada uma das
massas, em gramas? E em quilogramas?
13.2. Calcula a massa atómica relativa do nitrogénio
e compara o valor obtido com a tua estimativa.
16. Considera os isótopos do magnésio (consulta a
tabela da página NNN).
B.4. Que informação se obtém a partir da
representação 178 O ?
B.5. Representa simbolicamente o isótopo de
oxigénio que tem 10 neutrões.
O número atómico do oxigénio é 8. O que significa
esta afirmação?
13.1. Apresenta uma estimativa razoável para a
massa atómica relativa do nitrogénio. Justifica o
valor apresentado.
15. Calcula a massa atómica relativa do boro (consulta a
tabela da página NNN).
B.3. Todos os átomos de oxigénio na Natureza
têm o mesmo número de partículas no
núcleo? Fundamenta a resposta.
C por um protão e um eletrão.
4.
6.
Apenas no princípio do século XIX se começou a admitir
a existência de átomos, com base em argumentos
científicos. Em 1808, o inglês John Dalton publicou um
livro (“A New System of Chemical Philosophy”) no qual
apresentava uma teoria sobre os fenómenos químicos
conhecidos nesse tempo, em particular as reações
químicas. Segundo a teoria de Dalton:
B.2. Quantos eletrões tem um átomo de oxigénio?
B apenas por um protão.
19.1. Porque é que se pode afirmar que a massa de
um átomo está quase totalmente localizada no
núcleo?
14. Qual é a massa atómica relativa do flúor? Porquê?
B.1. Que significado tem esta afirmação?
Um átomo de hidrogénio 11H é constituído
A constante de Avogadro NA é, pois, a constante de proporcionalidade entre o
número de partículas N e a quantidade de matéria n numa amostra.
O elemento oxigénio tem número atómico 8 (ver
tabela na página anterior).
B neutrões e protões é igual ao número de
eletrões.
A por um protão e um neutrão.
1897: os raios catódicos e a descoberta do eletrão
A palavra átomo deriva de uma palavra grega que
significa “indivisível”. Na Grécia antiga, há mais de 2000
anos, alguns filósofos (filósofo significa, literalmente,
amigo do conhecimento) consideravam que toda a
matéria era constituída por pequeníssimos “corpos
indivisíveis”. Esta ideia resultava apenas de especulações
filosóficas. Outros filósofos pensavam que a matéria era
contínua, isto é, era uma espécie de “massa uniforme”,
que se podia dividir sem limite. Esta ideia parece ser
mais fácil de aceitar por que não faz recurso a quaisquer
“coisas” que não se podem ver. Por isso, foi a ideia
dominante durante muito tempo.
B.
mprotão = 1,672 621 × 10–24 g
mneutrão = 1,674 927 × 10–24 g
13. Considera os isótopos do nitrogénio (consulta a
tabela da página NNN).
A neutrões é igual ao número de protões.
D protões e eletrões é igual ao número de
neutrões.
N = NA × n
N = NA × n
número de partículas = constante de Avogadro × quantidade de matéria
número de partículas = constante de Avogadro × quantidade de matéria
D 6,091
Considera os isótopos do carbono, 12C e 13C. O que
existe de semelhante e de diferente nos núcleos dos
átomos destes isótopos?
C protões é igual ao número de eletrões.
A equação n = N/NA também pode ser escrita como
36
1808: um “Novo Sistema de Filosofia Química”
8.
meletrão = 9,109 382 × 10–28 g
C 6,515
C o mesmo número de eletrões.
Os átomos dos elementos químicos são
eletricamente neutros. Esta afirmação significa que
num átomo o número de
19. As partículas subatómicas apresentam as seguintes
massas:
B 6,940
A diferente número de eletrões.
6, 022 × 1023 /mol
= 2, 08 × 10 mol
18.3. Aproximadamente quantas vezes é que o raio
atómico dos átomos de ouro é menor que
a distância entre os núcleos de dois átomos
consecutivos de ouro?
A 7,016
Os isótopos de um mesmo elemento químico
apresentam o mesmo número de protões e
B o mesmo número de neutrões.
O copo de água de 200 mL tem a seguinte quantidade de matéria:
118
7.
A um núcleo com protões e neutrões e uma
nuvem eletrónica.
B um núcleo com protões e eletrões e uma nuvem
eletrónica.
Em 1972 as organizações científicas internacionais definiram uma
grandeza física chamada “amount of substance” que, em português, foi
designada por “quantidade de matéria”. Essa grandeza física, cujo símbolo
é n, tem como unidade SI a mole (símbolo: mol).
24
No final do século XIX havia muitos cientistas
(e também muitos outros curiosos!) a estudar
os fenómenos elétricos. Sabia-se que havia dois
tipos de carga elétrica mas não se sabia como
relacionar as propriedades elétricas com os
átomos.
Todos os átomos de carbono C são constituídos por
12,5 × 1024
= 20, 8 mol
A utilização da unidade mole nas ciências demorou cerca de 100 anos a
generalizar-se e ainda hoje suscita algumas confusões. Mas se se pensar
com cuidado, não há que confundir!
74,1 g 13 × 103 g
=
1 mol
n
2,0 × 1025
120
117
N
NA
18.2. O raio atómico dos átomos de ouro é 174 pm.
Qual é a ordem de grandeza do raio atómico?
12. O lítio tem dois isótopos na Natureza, o isótopo 6
(abundância de 8%) e o isótopo 7 (abundância de
92%). Qual dos seguintes valores faz mais sentido
ser a massa atómica relativa do lítio?
= 2, 08 × 1024−23mol
Um copo de água de 200 mL tem 11,1 moles de moléculas de água. Ou
seja, tem 11,1 × 6,022 × 1023 = 66,8 × 1023 moléculas de água.
Quantidade n de moléculas de
butano na garrafa de 13 kg:
N
NA
= 0,33 × 102 mol
= 33 mol
Xe
xénon
85
135
Po
=
Pessoas no planeta Terra: 7 000 000 000
árgon
94
Br
bromo
n=
5 dúzias de ovos = 5 × 12 ovos = 60 ovos…
Massa molar M das
moléculas do butano C4H10:
Ar
cloro
103
Se
selénio
44 101,072 45 102,91 46 106,42 47 107,87 48 112,41 49 114,82 50 118,71 51 121,76 52 127,603 53 126,9 54 131,29
183
Mo
nióbio
10
152
Co
cobalto
n=
602 214 179 000 000 000 000 000 = 6,022 141 790 × 1023 ≈ 6,022 × 1023
18.1. Qual é a ordem de grandeza da distância entre
os núcleos de dois átomos consecutivos?
11. Calcula a massa atómica relativa do carbono
(consulta a tabela da página page 38 NNN).
Moléculas de água no copo: 6 680 000 000 000 000 000 000 000
— Qual é a quantidade n de
moléculas de hidrogénio H2
numa amostra com
N = 2,0 × 1025 moléculas?
Ne
flúor
72 178,492 73 180,95 74 183,84 75 186,21 76 190,233 77 192,22 78 195,08 79 196,97 80 200,59 81 204,38 82 207,2 83 208,98 84
253
Ba
9
156
Fe
manganês ferro
37 85,468 38 87,62 39 88,906 40 91,224 41 92,906 42 95,95 43
53
carbono
O
Em contextos científicos, contam-se partículas em moles (símbolo: mol).
Uma mole é uma quantidade enormíssima de partículas (porque os
átomos e as moléculas são extremamente pequenos):
Não se costuma ler este número por extenso, devido ao seu enorme valor.
1 dúzia de ovos…
— Qual é a quantidade n de
moléculas de butano C4H10
numa garrafa com 13 kg de
butano?
Um exemplo:
13 26,982 14 28,085 15 30,974 16 32,06 17 35,45 18 39,948
Mg
sódio
20. Estabelecer as configurações eletrónicas dos átomos, utilizando a
notação spd, para elementos até Z = 23, atendendo ao Princípio da
Construção, ao Princípio da Exclusão de Pauli e à maximização do número de eletrões desemparelhados em orbitais degeneradas.
boro
N
Qual é a quantidade de moléculas de oxigénio, O2, numa amostra de oxigénio
com N = 12,5 × 1024 moléculas?
10. Faz sentido falar-se em número de massa de um
elemento? Fundamenta a resposta.
Note-se que a constante de
Avogadro não é um número puro,
uma vez que tem unidades (inverso
da unidade mole).
A constante de Avogadro pode ser
escrita por qualquer das seguintes
formas:
NA = 6,022 × 1023 /mol
NA = 6,022 × 1023 mol–1
Utilizando a equação de definição da quantidade de matéria n, vem:
acrescentar equação de M
— Constante de Avogadro (NA):
6,022 × 1023/mol ;
— A constante de Avogadro NA tem
unidade “inverso de mol”, mol–1.
4,003
19 39,098 20 40,078 21 44,956 22 47,867 23 50,942 24 51,996 25 54,938 26 55,845 27 58,933 28 58,693 29 63,546 30 65,382 31 69,723 32 72,631 33 74,922 34 78,972 35 79,904 36 83,798
berílio
C
N
NA
hélio
19. Concluir, a partir de valores de energia de remoção eletrónica, obtidas por espetroscopia fotoeletrónica, que orbitais de um mesmo subnível np, ou nd, têm a mesma energia.
lítio
B
Em certos contextos, contamos em dúzias. Por exemplo, 5 dúzias de ovos
são 5 × 12 ovos = 60 ovos porque uma dúzia são 12 unidades.
Um exemplo:
Constante de Avogadro:
10 20,18
11 22,99 12 24,305
Be
n.º de partículas
constante de Avogadro
He
17
15,999
18. Indicar que cada orbital pode estar associada, no máximo, a dois
eletrões, com spin diferente, relacionando esse resultado com o princípio de Pauli.
Li
n=
31
206
H
hidrogénio
3
— Grandeza física do SI;
— A mole é a unidade em que se
exprime esta grandeza.
quantidade de matéria =
Vejamos um exemplo de aplicação da equação anterior.
— Grandeza física que se
exprime geralmente em
g/mol;
— É o quociente entre a
massa m de uma amostra e
a quantidade de matéria n
nessa amostra;
— Conhecendo a massa m de
uma amostra e a massa
molar M da espécie química
da amostra pode calcularse a quantidade de matéria
n da amostra e o número N
de partículas na amostra;
— A massa molar dos átomos
de um elemento tem o
mesmo valor numérico da
massa atómica relativa de
elemento.
Quantidade de matéria n:
12
C
6
O número de partículas de uma amostra é representado por N e a constante
6,022 × 1023 /mol por NA (a chamada constante de Avogadro).
Contar em “dúzias”... e contar em “moles”: quantidade de matéria n
Massa molar M
— Quando se fala numa “mole”
está-se a falar em
“6,022 × 1023 partículas”;
— Este valor foi inicialmente
escolhido de modo a
representar o número de
átomos em 1 g de hidrogénio.
18
2
número atómico 40 91,224 massa atómica relativa
53
17. Identificar as orbitais atómicas s, p e d, com base em representações da densidade eletrónica que lhes está associada e distingui-las
quanto ao número e à forma.
3
H
1
A quantidade de matéria n numa amostra é definida pela equação anterior.
18 mL de água têm a
massa de 18 g. Nesta
massa de água há 1,0 mol
de moléculas de água.
Mole (símbolo mol):
— Massa média dos átomos de um
elemento químico tendo em conta
a proporção dos diversos isótopos
desse elemento na Natureza;
— O padrão que define a unidade
de massa atómica é o isótopo de
carbono 12, 12C, cujos átomos têm
6 protões e 6 neutrões, além de 6
eletrões. Por definição,
cada átomo de
12C tem massa
12 unidades. Logo,
a unidade de
massa atómica
é a fração 1/12
da massa de
um átomo de
carbono 12.
152 pm = 0,152 nm
O ferro (Fe) é um
dos elementos mais
abundantes no interior
da Terra (em forma
líquida, devido à elevada
temperatura).
1
1
H
1
Massa atómica relativa:
13. Concluir, a partir de valores de energia de remoção eletrónica, obtidas por espetroscopia fotoeletrónica, que átomos de elementos diferentes têm valores diferentes da energia dos eletrões.
14. Interpretar valores de energias de remoção eletrónica, obtidos por
espetroscopia fotoeletrónica, concluindo que os eletrões se podem
distribuir por níveis de energia e subníveis de energia.
Como os átomos e as moléculas
são muito pequenos, é necessário
ter um enorme número de
partículas para se ter um volume
ou uma massa que possam ser
medidos com os aparelhos de
medida vulgares.
número atómico
O hélio He é o elemento que tem átomos de
menor raio (31 pm = 0,031 nm) e o césio Cs
é o elemento que tem átomos de maior raio
(298 pm = 0,298 nm).
Cloro (Cl) e mercúrio (Hg).
À temperatura ambiente, o
Cl forma um gás amareloesverdeado constituído por
moléculas Cl2 e o Hg um
líquido de intenso brilho
metálico.
3H
número de massa
1
× 1 nm = 1 pm = 10−12 m = 1 picómetro
1 000 (milésima do nanómetro)
12. Associar a nuvem eletrónica a uma representação da densidade da
distribuição de eletrões à volta do núcleo atómico, correspondendo as
regiões mais densas a maior probabilidade de aí encontrar eletrões.
2
10H
cm
1
× 1 µm = 1 nm = 10−9 m = 1 nanómetro
1 000 (milésima do micrómetro)
11. Indicar que a energia dos eletrões nos átomos inclui o efeito das
atrações entre os eletrões e o núcleo, por as suas cargas serem de
sinais contrários, e das repulsões entre os eletrões, por as suas cargas serem do mesmo sinal.
9
1875 nm
F Configuração eletrónica de átomos
1H8
656 nm
F Spin dos eletrões
F Espectro contínuo
7
1282 nm
F Espectro de absorção
6
1094 nm
F Orbitais degeneradas
5
nm
F Orbitais s, p e d
F Espectro de emissão
4
94
F Nuvem eletrónica
F Rede de difração
3
=
F Energia de um fotão
2. Indicar limitações do ensaio de
chama relacionadas com a temperatura da chama e com a natureza
dos elementos químicos na amostra.
2
6, 022 × 1023 / mol
o
F Modelo quântico do átomo
1
1
× 1 mm = 1 µm = 10−6 m = 1 micrómetro
1 000 (milésima do milímetro)
número de partículas
N
NA
cd
F Espectroscopia fotoeletrónica
0
O cobre (Cu) forma, à
temperatura ambiente,
um metal sólido moldável
e acastanhado.
8. Relacionar, no caso do átomo de hidrogénio, a energia envolvida
numa transição eletrónica com as energias dos níveis entre os quais
essa transição se dá.
n=
nm
F Energia de remoção eletrónica
F Teoria quântica
F Fotão
7. Associar cada série espetral do átomo de hidrogénio a transições eletrónicas com emissão de radiação nas zonas do ultravioleta, visível e
infravermelho.
quantidade de matéria =
95
1. Identificar a presença de um dado
elemento químico através da coloração de uma chama quando nela
se coloca uma amostra de sal.
1 mm
Equação de definição da grandeza quantidade de matéria n
nm
cd
o=
F Utilizações da espectroscopia
atómica
6. Associar a existência de níveis de energia à quantização da energia
do eletrão no átomo de hidrogénio e concluir que esta quantização se
verifica para todos os átomos.
97
F Espectroscopia atómica
— Os átomos de cada elemento
químico têm em comum o n.º de
protões no núcleo (número atómico)
mas podem ter diferente n.º de
massa (n.º de protões + n.º de
neutrões);
— Há muitos isótopos que não existem
na Natureza, são apenas produzidos
artificialmente.
486 nm
Metas específicas e transversais da
atividade laboratorial
— Há 116 elementos químicos;
— Os átomos de cada elemento químico têm em comum o n.º de
protões no núcleo (número atómico, representado por Z);
— Constituem os “tijolos” de todas as substâncias que existem;
— A Tabela Periódica dos elementos organiza os elementos por
n.º atómico crescente.
= 10
3
cdnm
o=
Objetivo geral: Identificar elementos
químicos em amostras de sais usando
testes de chama.
5. Identificar a existência de níveis de energia bem definidos, e a ocorrência de transições de eletrões entre níveis por absorção ou emissão
de energias bem definidas, como as duas ideias fundamentais do modelo atómico de Bohr que prevalecem no modelo atómico atual.
nm
cdo
AL 1.2. Teste de chama
Fração molar
= 12
2
F Princípio da Exclusão de Pauli
Atividade Laboratorial
Fração mássica
cdo
F Princípio da Construção (ou de
Aufbau)
Massa molar
434 nm
F spin
Contar partículas em moles
410 nm
F orbitais (s, p e d)
F Configuração eletrónica de átomos
F Quantização da energia
F Radiação visível e não visível
F Efeito fotoelétrico
F níveis e subníveis
F Transições eletrónicas ou transições
quânticas
F Radiação eletromagnética
F Velocidade, frequência e
comprimento de onda de uma
radiação
F Modelo quântico do átomo
Isótopos e massa atómica relativa
Isótopos:
122 nm
F Energia de remoção eletrónica
Ordem de grandeza dos raios dos átomos
Elementos químicos e átomos:
94 nm
95 nm
97 nm
103 nm
F Quantização de energia
F Espetro do átomo de hidrogénio
4. Interpretar o espetro de emissão do átomo de hidrogénio através da
quantização da energia do eletrão, concluindo que esse espetro resulta de transições eletrónicas entre níveis energéticos.
nm
F Transições eletrónicas
Elementos químicos
3. Distinguir tipos de espetros: descontínuos e contínuos; de absorção e
de emissão.
97
F O modelo atómico de Bohr
2. Identificar luz visível e não visível de diferentes frequências no espetro eletromagnético, comparando as energias dos respetivos fotões.
=
F Eletrão e experiências de Thomson
1. Indicar que a luz (radiação eletromagnética ou onda eletromagnética)
pode ser detetada como partículas de energia (fotões), sendo a energia de cada fotão proporcional à frequência dessa luz.
F Espetros contínuos e descontínuos
Energia dos
Eletrões nos
Átomos
F Núcleo atómico e experiências de
Rutherford
Metas Curriculares
Reconhecer que a energia dos
eletrões nos átomos pode ser alterada
por absorção ou emissão de energias
bem definidas, correspondendo a
cada elemento um espetro atómico
característico, e que os eletrões
nos átomos se podem considerar
distribuídos por níveis e subníveis de
energia.
cdo
Unidade II
Objetivo geral
d o
U n i v e r s o