Universidade Federal de RondôniaCampus Ji-Paraná

Disciplina: Química Ambiental

Professor: Marcelo Bento da Silva

ÁTOMOS

Ciência que estuda a matéria que é formada por átomos descritos por modelos atômicos: Dalton,

Thomson, Rutherford e Bohr.

QUÍMICA

√ 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;

-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;

-número quântico magnético: indica a orientação do orbital no espaço tendo como referência o núcleo;

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

-princípio da exclusão de Pauli: cada estado ou orbital eletrônico pode comportar no máximo dois e-, que devem possuir spins opostos.

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 e- no que diz respeito à sua energia;

Elementos Químicos

número atômico (Z) símbolos

-todos os elementos conhecidos estão representados na TP, organizados segundo suas propriedades;

√ 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.

A Estrutura Atômica: Z, A, n, Isótopos, Isóbaros e Isótonos

-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

-Representação Geral:

-nêutrons são partículas subatômicas sem carga que têm aproximadamente a mesma massa dos prótons. Estão localizados no núcleo dos átomos;

Partícula Símbolo Carga Massa (kg)

elétron e- -1 9,109x10-31

próton p +1 1,673x10-27

nêutron n 0 1,675x10-27

Tabela 2: Propriedades das partículas subatômicas

√ 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-).