Universidade Federal de Rondônia
Campus Ji-Paraná
ÁTOMOS
Disciplina: Química Ambiental
Professor: Marcelo Bento da Silva
QUÍMICA
Ciência que estuda a matéria que é formada por
átomos descritos por modelos atômicos: Dalton,
Thomson, Rutherford e Bohr.
√ DALTON: (início séc. XIX);
-toda matéria é composta de partículas fundamentais, os átomos;
-átomos são permanentes e indivisíveis, não podem ser criados
nem destruídos;
-os elementos são caracterizados por seus átomos. Átomos de
um mesmo elemento são identicos em todos os aspectos.
Átomos de diferentes elementos possuem diferentes
propriedades;
-compostos químicos são formados de átomos de dois ou mais
elementos em uma razão fixa;
-sucesso de sua teoria: explicar por que a massa é conservada
nas reações químicas (Lei da composição definida);
-duvídas de sua teoria: distinção entre átomo e molécula.
√ THOMSON: (final séc. XIX);
-com a descoberta dos prótons e elétrons, propôs um modelo no
qual os prótons e elétrons estariam uniformemente distribuídos
garantindo o equilíbrio elétrico entre as cargas positivas dos
prótons e negativa dos elétrons;
-para ele o átomo seria maciço, esférico e formado por cargas
elétricas (+) e elétrons (-);
-portanto, em seu modelo atômico,
o átomo era maciço e constituído
de cargas elétricas positivas e
negativas, porém, já se admitia que
o
átomo
fosse
divisível
e
eletricamente neutro;
√ RUTHERFORD: (final séc. XIX);
-questionou o modelo de Thomson. Rutherford sabia que alguns
elementos emitiam feixes de partículas com carga positiva (α)
(núcleo do átomo de hélio, 2p e 2n). Realizou experimento
emitindo partículas α contra uma folha de Pt;
-os resultados sugeriram um modelo de átomo no qual existe uma
densa carga positiva central circundada por um grande volume de
espaço quase vazio. Essa região de carga positiva foi chamada
de núcleo atômico.
núcleo: -região central extremamente pequena;
-alta densidade;
-responsável pela massa do átomo;
-constituído de prótons e nêutrons.
eletrosfera: -região periférica;
-predomínio de espaços vazios;
-responsável pelo volume do átomo;
-constituído por e-.
√ BOHR: (séc XX) fundamentou sua teoria em postulados:
-os elétrons descrevem orbitas circulares estacionárias ao redor
do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia;
-fornecendo energia (elétrica, térmica, ....) à um átomo, um ou
mais elétrons absorvem essa energia e saltam para níveis mais
afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais,
devolvem a energia recebida em forma de luz;
-o modelo de Bohr
explicava bem o átomo
de
hidrogênio
com
apenas 1e-, mas não
explicava átomos com
um número maior dessas
partículas.
-órbitas de Bohr para o átomo de hidrogênio:
-um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita
de maior energia para uma de menor energia;
√ Sommerfeld: (séc XX);
-em seu modelo atômico ele concluiu que os e- de um mesmo
nível, ocupam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e
elípticas) a que denominou de subníveis (s, p, d, f);
-níveis de energia ou número quântico principal: representam
as órbitas que os elétrons realizam em torno do núcleo, n=1, 2, 3,
4, 5, 6 e 7 e que correspondem as camadas K, L, M, N, O, P e Q;
-os subníveis ou momento orbital angular: são representados
pelas letras s, p, d, f, g...., indicando as regiões ainda menores
dos níveis de energia e sinalizando que os níveis de energia (n)
estão divididos em n subníveis que obedecem à ordem de
energia segundo Linus Pauling. O subnível está relacionado
diretamente ao movimento que o elétron descreve ao redor do
núcleo;
-número quântico magnético: indica a orientação do orbital no
espaço tendo como referência o núcleo;
-spin: o elétron é dotado de carga e está em constante
movimento em torno do núcleo atômico. Esse movimento cria um
campo magnético. Como ele possui um movimento de rotação
em torno de seu próprio eixo, nós teremos o spin. Pela regra de
Hund, os primeiros e- de cada orbital possuem o mesmo spin;
-princípio da exclusão de Pauli: cada estado ou orbital
eletrônico pode comportar no máximo dois e-, que devem possuir
spins opostos.
Tabela 1: Números quânticos dos elétrons nos átomos
Nome
Símbolo
Valores
Especifica
Indica
número quântico
principal
n
1, 2,...
camadas
tamanho
momento orbital
angular
l
0,1,..., n-1
subcamada
s, p, d, f
forma
número quântico
magnético
ml
+- 0,1, 2, 3
orbitais de
subcamada
orientação
magnético de spin
ms
+1/2, -1/2
estado de spin
direção do
spin
Modelo Atômico ou Modelo Quântico
√ HEISENBERG: (séc XX)
-demonstrou através da mecânica quântica que não é possível
determinar ao mesmo tempo a posição e o momento do e- em um
átomo, portanto, orbitais são regiões com a máxima probabilidade
(ψ) de se encontrar o e-;
√ SCHRÖDINGER: (séc XX)
-utilizando-se da mecânica quântica mostrou que o movimento do
e- ao redor do núcleo do átomo ocorre através de funções
ondulatórias. Portanto, os números quânticos caracterizam os eno que diz respeito à sua energia;
Elementos Químicos
número atômico (Z)
símbolos
-todos os elementos conhecidos estão representados na TP,
organizados segundo suas propriedades;
A Estrutura Atômica: Z, A, n, Isótopos, Isóbaros e Isótonos
√ Número Atômico: Moseley (início séc XX) em experimentos de
bombardeamento de elementos com raio X, deduziu que a carga
do núcleo, ou seja, o número de prótons é a grandeza que
caracteriza cada elemento. Esse número trata-se de (Z);
√ Número Atômico (Z): é o número de prótons existentes no
núcleo de um átomo;
Ex: O elemento C tem Z = 6, isto significa, que o carbono tem 6 prótons no seu núcleo.
Não existe outro elemento com 6 prótons, somente o carbono.
-como os átomos são eletricamente neutros, o número de prótons
(p) é igual ao número de elétrons (e-). Desse modo, conhecendo
o número atômico (Z), saberemos tanto o número de prótons
como o número de elétrons.
-Átomo de Carbono: 6 elétrons, 6 prótons e 6 nêutrons.
√ Elemento Químico: conjunto de átomos ou íons de mesmo
número atômico (Z);
-um elemento químico só depende da carga nuclear, ou seja, do
número atômico, assim sendo, podemos ter átomos de elementos
químicos diferentes com o mesmo número de massa, podemos
ter átomos de elementos químicos diferentes com mesmo número
de nêutrons, mas jamais teremos átomos de elementos químicos
diferentes com o mesmo número atômico;
√ Número de Massa (A): é a soma do número de prótons (p)
com o número de nêutrons (n), existentes no núcleo do átomo;
A=p+n
ou
A=Z+n
-nêutrons são partículas subatômicas sem carga que têm
aproximadamente a mesma massa dos prótons. Estão
localizados no núcleo dos átomos;
-Representação Geral:
Tabela 2: Propriedades das partículas subatômicas
Partícula
Símbolo
Carga
Massa (kg)
elétron
e-
-1
9,109x10-31
próton
p
+1
1,673x10-27
nêutron
n
0
1,675x10-27
√ Isótopos: átomos que possuem o mesmo número atômico (Z)
(e pertencem ao mesmo elemento) com diferentes números de
massa (A);
Ex: a técnica experimental de espectroscopia de massa mostra que existem três tipos
de átomos de Ne tem Z = 10, que são 20, 21 e 22 vezes mais pesados do que um
átomo de hidrogênio.
√ Isóbaros: átomos que apresentam diferentes números
atômicos (Z) (diferentes elementos químicos) mas que possuem o
mesmo número de massa (A);
√ Isótonos: átomos que apresentam o mesmo número de
nêutrons (n) porém, com diferentes números atômicos (Z) e de
massa (A);
√ Isóeletrônicos: átomos e íons que apresentam o mesmo
número de elétrons (e-).