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Estrutura do átomo, número atômico, numero de massa, isótopo APRESENTAÇÃO Toda a matéria é composta por átomos. Tudo aquilo que ocupa espaço e tem massa – o ar que você respira e a água que você bebe – é formado de átomos. Quando pensamos assim, a primeira impressão que temos é de que os átomos são as menores partículas existentes. Porém, elas não o são. Menores do que os átomos são as partículas que os compõem, conhecidas como partículas subatômicas. Nêutrons, prótons e elétrons são exemplos desse tipo de partícula. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai reconhecer a composição atômica, o número de massa, os prótons, os nêutrons e os elétrons, bem como vai estudar o que são os números atômicos e saber diferenciar átomos que recebem diferentes nomenclaturas – os isótopos. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir o átomo.• Reconhecer o número atômico e o número de massa.• Identificar um isótopo.• DESAFIO A descoberta dos isótopos propiciou uma nova compreensão acerca da estrutura atômica, explicando diversos fenômenos até então não compreendidos. Por exemplo, moléculas de água que contêm isótopos de oxigênio mais leves tendem a evaporar um pouco mais rápido do que aquelas que contêm isótopos mais pesados. O isótopo de carbono 12 é adotado para determinar a massa atômica de elementos químicos, enquanto que o isótopo de carbono 14 é amplamente empregado para a datação de espécimes orgânicos. Defina o que são isótopos, isóbaros e isótonos. Aponte o que os diferencia e dê exemplos de cada um deles. INFOGRÁFICO No Infográfico a seguir, você vai ver a estrutura atômica e a distribuição eletrônica, conforme o diagrama de Linus Pauling. Confira. CONTEÚDO DO LIVRO A ideia de que a matéria consiste de partículas foi estabelecida há mais de 2.000 anos pelos antigos filósofos gregos Democritus e Leocippus. De acordo com a teoria atômica, toda a matéria, seja sólida, líquida ou gasosa, é composta de partículas chamadas de átomos. Aprofunde seu conhecimento no capítulo Estrutura do átomo, número atômico, número de massa, isótopo, da obra Química geral, em que você vai estudar os conceitos relativos à estrutura do átomo, bem como ao núcleo atômico, ao número de massa e aos isótopos. Boa leitura. QUIMICA GERAL Josemere Both Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir átomo. � Reconhecer o número atômico e o número de massa. � Identificar um isótopo. Introdução Os atletas profissionais, principalmente os que praticam esportes de contato físico ou de impacto, como futebol, basquete, boxe, corrida, entre outros, precisam de um controle médico mais rígido e estão sujeitos a contusões sérias. É comum jogadores de futebol serem vítimas de fraturas, rompimentos de ligamentos dos joelhos, etc. Uma forma segura de determinar a extensão de uma fratura, por exemplo, é o uso de equipamento de raio X. Para que avanços tecno- lógicos como esse pudessem estar presentes, não só na medicina, mas também, por exemplo, na produção industrial. Um grande passo teve que ser dado pelos cientistas: a concepção científica do modelo atômico. Esse tipo de conhecimento não aconteceu da noite para o dia. Foi uma evolução que incluiu a explicação para as relações estabelecidas entre a formação e a transformação da matéria em reações químicas. Neste capítulo, você vai estudar o modelo atômico conhecido atual- mente, como sendo a unidade estrutural básica dos elementos químicos que formam as substâncias. Conhecerá que cada elemento químico tem um número de massa e um número atômico diferente entre si e, ainda, aprenderá a identificar elementos isótopos de mesmo número atômico, mas com diferentes números de massa. Átomo A ideia de que a matéria consiste de partículas foi estabelecida há mais de 2000 anos pelos antigos filósofos gregos Democritus e Leocippus. Eles pro- puseram que a matéria não é contínua, mas consiste de minúsculas unidades que não podem ser divididas em partículas menores. Os gregos chamaram essas unidades de átomos. De fato, a palavra átomo vem da palavra grega que significa indivisível. Havia, entretanto, até o começo do século XIX, pouca evidência experimental para sustentar a ideia do átomo. Naquela época, Jonh Dalton propôs conceitos básicos da teoria atômica moderna. Porém, somente no século XX a estrutura interna do átomo foi revelada, e ainda é a base fundamental da química moderna (KOTZ et al., 2016). De acordo com a teoria atômica, toda a matéria, seja sólida, líquida ou gasosa, é composta de partículas chamadas de átomos. Os átomos são a uni- dade mais básica da natureza e a menor partícula de um elemento que retém suas propriedades químicas. A interação entre átomos é responsável pelas propriedades da matéria. Um átomo é extremamente pequeno para ser visto a olho nu e muito leve para ser pesado em uma balança. Para ter uma noção do quão pequeno é um átomo, pegamos como base o número de átomos da cabeça de um alfinete. Ele é milhares de vezes maior do que o número de pessoas na terra (UCKO, 1992). Agora você já sabe que o incrivelmente minúsculo átomo é constituído de partes ainda menores, as substâncias subatômicas. Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo2 Estrutura atômica: prótons, elétrons e nêutrons A partir do resultado de várias experiências, os cientistas chegaram à con- clusão de que os átomos consistem em partículas menores chamadas de par- tículas subatômicas. Três partículas subatômicas formam os átomos, sendo elas: prótons, elétrons e nêutrons. As experiências indicaram que no centro do átomo deve existir uma estrutura muito pequena, extremamente densa, denominada núcleo, no qual estão localizados os nêutrons e os prótons. Em razão da localização, prótons e nêutrons recebem algumas vezes o nome de núcleons (CHANG; GOLDSBY, 2013). O Quadro 1 mostra a carga, a massa e a localização dessas partículas no átomo. Fonte: Adaptado de Bettelheim et al. (2012). Partícula subatô- mica Carga Massa (g) Massa (u) Massa (u); arredondada até um algarismo significativo Localização Próton +1 1,6726 × 10-24 1,0073 1 No núcleo Elétron -1 9,1094 × 10-28 5,4858 × 10-4 0,0005 Fora do núcleo Nêutron 0 1,6749 × 10-24 1,0087 1 No núcleo Quadro 1. Propriedades de prótons, elétrons, nêutrons e sua localização no átomo Uma propriedade essencial das partículas subatômicas é sua carga elétrica. As cargas foram descobertas também na Grécia Antiga quando observa- ram que o âmbar (eléctron em grego) adquiria a capacidade de atrair objetos quando friccionado com tecido ou pele. Mais tarde, pares adicionais de objetos mostram-se capazes de ficar carregados quando friccionados um contra o outro (UCKO, 1992). Você deve ter notado esse efeito quando passou um pente nos pelos cabelos em um dia seco. Seu cabelo fica carregado e de pé. O pente atrai seus cabelos e anda pode atrair pequenos fiapos de roupa ou pedaços de papel. 3Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo A carga elétrica é uma propriedade fundamental da natureza que existe em duas formas, chamadas de positiva e negativa. O próton tem carga elétrica positiva. Por convenção, dizemos que a magnitude das cargas é +1. Assim, um próton tem carga +1, dois prótons têm carga +2, e assim por diante. A massa de um próton é 1,66726 × 10–24 g, mas esse número é tão pequeno que é mais conveniente usar outra unidade, denominada unidade de massa atômica (u), para descrever sua massa (1 u = 1,6605 × 10–24 g). Dessa forma 1 próton tem a massa de 1,0073 u. Para os propósitos deste capítulo, é suficiente arredondar esse número até 1 algarismos significativo e, portanto, dizemos que a massa do próton é 1 u (BETTELHEIM et al., 2012). O elétron tem carga –1, igual em magnitude à carga do próton,mas de sinal oposto. A massa do elétron é aproximadamente 55,4858 × 10–24 u ou 1/1,837 à do próton. Dizemos que 1.837 elétrons equivalem à massa do próton (BETTELHEIM et al., 2012). Como mostra a Figura 1, as cargas interagem quando se aproximam. Cargas iguais se repelam e cargas opostas se atraem. Dois prótons se repelem, assim como dois elétrons também se repelem. Próton e elétron, no entanto, se atraem. Figura 1. Comportamento das partículas subatómicas e suas cargas. Fonte: Adaptada de Kotz et al. (2016). O nêutron não tem carga. Assim, nêutrons nunca se atraem ou se repelem, nem atraem ou repelem outra partícula. A massa do nêutron é ligeiramente maior que a do próton: 1,6749 × 10–24 g ou 1,0087 u. Mais uma vez, para nosso propósito, arredondamos esse valor para 1 u (BETTELHEIM et al., 2012). As cargas podem se somar ou anular. Por exemplo, se colocarmos cinco cargas positivas juntas, elas agem cinco vezes mais intensamente do que uma única. Se, por outro lado, colocamos uma carga positiva e uma negativa igual, o resultado é como se não houvesse nenhuma carga. Combinando duas cargas opostas, é como somar –1 e +1 para obter 0, ou dar um passo à frente e depois um passo para trás para terminar onde você começou. Um objeto Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo4 com número igual de cargas positivas e negativas é dito como neutro. Com essa análise, chegamos a uma das mais importantes propriedades do átomo, a de que o número de prótons num átomo é exatamente igual ao número de elétrons. Isso significa que o número de prótons num átomo é igual ao número de elétrons. Assim, os átomos são neutros, mesmo sendo constituído de partículas carregadas. Próton, nêutron e elétron compõem o átomo. Entretanto, onde estão loca- lizadas no átomo? A Figura 2 representa a localização das três partículas no átomo. Prótons e nêutrons estão agrupados no centro do átomo, que é conhecido por núcleo. Elétrons são encontrados como uma nuvem difusa fora do núcleo. Figura 2. Tamanhos relativos do núcleo atômico e de um átomo (em escala ilus- trativa). O diâmetro da região ocupada pelos elétrons é aproximadamente 10.000 vezes maior que o diâmetro do núcleo. Fonte: Adaptada de Chang e Goldsby (2013). 5Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo Número atômico e número de massa Número atômico O número de prótons no núcleo de um átomo é chamado número atômico do átomo (Z). Como todos os átomos têm um número de prótons igual ao de elétrons, o número atômico é também igual ao número de prótons do núcleo do átomo. Da mesma forma, quando o átomo é neutro, o número de elétrons também é o mesmo que o número atômico (CHANG; GOLDSBY, 2013). número atômico (Z) = número de prótons no núcleo de um átomo Cada tipo diferente de átomo tem seu próprio número atômico. Pelo fato de as propriedades que nos permitem distinguir um tipo de átomo do outro estarem relacionadas com o número atômico, o número atômico é a mais importante identificação de um átomo. Atualmente são conhecidos mais de 100 elementos químicos que têm número atômico entre 1 até 118, que é o número exato conhecido. O menor número atômico pertence ao elemento hidrogênio, que tem apenas um próton. Já o maior (até agora), ao elemento mais pesado conhecido, contém 118 prótons e ainda não tem nome. Observe a Figura 3 e perceba que os elementos da tabela periódica são organizados pelo número atômico de cada elemento químico. O elemento químico oxigênio tem 8 prótons no núcleo do átomo e está localizado como oitavo elemento. A mesma lógica é utilizada para outros elementos químicos. Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo6 Figura 3. Tabela periódica. Fonte: Chang e Goldsby (2013, p. 1136). Número de massa Cada átomo tem um número fixo de prótons, elétrons e nêutrons. Uma das maneiras de descrever um átomo é com seu número de massa (A), que é a soma do número de prótons e nêutrons em seu núcleo. Observe que o átomo também contém elétrons, mas, como a massa do elétron é muito pequena se comparada às dos prótons e nêutrons, os elétrons não são computados na determinação do número de massa (CHANG; GOLDSBY, 2013). número de massa (A) = número de prótons e nêutrons no núcleo do átomo Por exemplo, o número de massa de um átomo com 5 prótons, 5 elétrons e 5 nêutrons é igual a 5 + 6, ou 11. Como cada próton e cada nêutron tem a massa aproximada de 1 u, o número 11 representa a massa aproximada do átomo em termos de unidades de massa atômica, ou seja, o número de massa será 11. Veja a seguir outro exemplo. 7Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo Qual o número de massa do átomo que contém: a) 58 prótons, 58 elétrons e 78 nêutrons? b) 17 prótons, 17 elétrons e 20 nêutrons? Resposta: O número de massa de um átomo é a soma do número de prótons e nêutrons em seu núcleo. Então: a) o número de massa (A) é 58 + 78 = 136. b) o número de massa (A) é 17 + 20 = 37. Podemos também achar o número de nêutrons num átomo conhecendo seu número de massa e seu número atômico. Por exemplo, o elemento com 6 prótons, 6 elétrons e 6 nêutrons tem o número atômico 6 e o número de massa 12. O elemento de número atômico 6 é o carbono, C. Como sua massa é 12, chamamos esse núcleo atômico de carbono 12. Alternativamente, podemos escrever o símbolo desse núcleo atômico como . Nesse símbolo, o número de massa do elemento é sempre descrito no canto superior esquerdo (como sobrescrito) do símbolo do elemento e o número atômico é descrito no canto inferior esquerdo (como subscrito). Ambos estão representados na Figura 4. Figura 4. Representação dos números atômico e de massa. Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo8 Dê o nome dos elementos químicos e escreva os símbolos dos núcleos atômicos para os átomos que contêm: a) 58 prótons, 58 elétrons e 78 nêutrons. b) 17 prótons, 17 elétrons e 20 nêutrons. Resposta: Identifique o número atômico (número de prótons no núcleo) e depois localize o elemento químico na tabela periódica. a) Esse elemento tem 58 prótons. Na tabela periódica, você pode identificar que o elemento químico de número atômico 58 é o cério, e seu símbolo é Ce. O átomo desse elemento tem 58 prótons e 78 nêutrons e, portanto, o número de massa é 136 (A = 58 prótons + 78 nêutrons). Ele é chamado de cério-136. Seu símbolo é . b) Esse átomo tem 17 prótons, portanto, é o átomo de cloro (Cl). Como seu número de massa é 37 (17 prótons + 20 nêutrons), é chamado de cloro-37. Seu símbolo é . Isótopo Todos os átomos de um elemento particular têm o mesmo número atômico e, portanto, o mesmo número de prótons e também o mesmo número de elétrons. Eles podem, no entanto, ter diferentes números de nêutrons (BETTELHEIM et al., 2012). Átomos de hidrogênio, por exemplo, todos têm um próton e um elétron. Mas átomos de hidrogênio podem ter zero, um ou dois nêutrons. Em outras palavras, todos os átomos de hidrogênio têm o mesmo número atômico, 1, mas podem ter número de massa igual a 1, 2 ou 3. Portanto, há três formas de hidrogênio, que diferem entre si somente no número de nêutrons no seu núcleo. O átomo de hidrogênio é tão importante dentro do estudo dos átomos que cada isótopo recebe um nome especial. Quando o hidrogênio tem apenas um próton ele é chamado de prótio, ou simplesmente hidrogênio. O isótopo de hidrogênio com um nêutron, é chamado de deutério, ou hidrogênio pesado (símbolo D). O núcleo do hidrogênio-3 radioativo, ou trítio (símbolo T) contém um próton e dois nêutrons. Assim, os átomos de um elemento particular podem existir em várias formas, cada uma com diferente número de massa. Essas formas são chamadas de isótopos. Isótopos são átomos do mesmo elemento químico que têm diferentes números de massa (CHANG; GOLDSBY, 2013). 9Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo O Quadro 2 apresenta a abundância de alguns tipos de átomos. Fonte: Adaptado de Lide (2003).Átomo Abun- dância natural (%) Átomo Abun- dância natural (%) Átomo Abun- dância natural (%) : Hi- drogênio 99,99 : Flúor 100 : Bromo 50,69 0,01 : Magnésio 78,99 49,31 Traços 10,00 : Iodo 100 : Lítio 7,59 11,01 : Chumbo 1,40 92,41 : Manganês 100 24,10 : Oxigênio 99,76 : Cobre 69,17 22,10 0,04 30,83 52,40 0,20 : Arsênico 100 : Bismuto 100 Quadro 2. Abundância de alguns tipos de átomos Pelo fato de os isótopos terem o mesmo número atômico (e, portanto, o mesmo número de prótons e elétrons), eles não são quimicamente iguais. Sua única diferença está no número de nêutrons, o qual contribui somente para a massa do átomo. Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo10 O conceito de isótopo é bastante útil na química. Existem outras duas definições: a de isóbaros e a de isótonos, que aparecem em livros, mas que são de pouca importância para efeitos práticos em pesquisas de química. Entre- tanto, vamos defini-los. Isóbaros são dois ou mais átomos que têm o mesmo número de massa (A) e diferentes números atômicos (Z). Exemplos: e ; e . Já isótonos são dois ou mais átomos que têm o mesmo número de nêutrons e diferentes números atômicos (Z) e de massa (A). Exemplos: e ; e . A substituição de um isótopo por outro isótopo do mesmo elemento quí- mico em um composto às vezes tem efeito sobre as propriedades químicas e físicas. Isso é especialmente verdadeiro quando o deutério é substituído pelo hidrogênio, porque a massa do deutério é o dobro daquela do hidrogênio. Isso fica claro na Figura 5, quando comparamos essas substâncias. A água contendo hidrogênio comum ( , prótio) forma um sólido que é menos denso que H2O líquida, então flutua na água líquida. A água é diferente a esse respeito. A fase sólida de quase todas as outras substâncias afunda dentro da fase líquida da referida substância. Do mesmo modo, o gelo pesado (D2O, óxido de deutério) flutua em água pesada. Porém, o gelo D2O é mais denso que H2O líquida, então, o sólido D2O afunda na H2O líquida. Figura 5. Gelo feito a partir de água pesada afunda em água comum. Fonte: Adaptada de Bettelheim et al. (2012). 11Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo Como visto no Quadro 2, a abundância de cada elemento pode variar na natureza. Essa ocorrência abundância é chamada de ocorrência isotópica. Uma amostra de água de um lago, por exemplo, consistirá quase que inteiramente de H2O, na qual os átomos de hidrogênio (H) consistem no isótopo 1H. Algumas moléculas, entretanto, terão deutério (2H) substituindo o 1H. Podemos prever esse resultado, pois sabemos que 99,985% de todos os átomos de hidrogênio na terra são átomos 1H. Isto é, a abundância de átomos de 1H é 99,985%. O remanescente natural do hidrogênio é o deutério, cuja abundancia é apenas 0,015% do total dos átomos de hidrogênio. O trítio, isótopo radioativo 3H, não ocorre naturalmente. Considere novamente dois isótopos de boro. O isótopo de boro-10 tem uma abundância de 19,91%; a abundância do boro-11 é 80,09%. Assim, se você pudesse contar 10.000 átomos de boro a partir de uma amostra natural média, 1.991 deles seriam átomos de boro-10 e 8.009 deles seriam átomos de boro-11. Veja agora um exemplo de cálculo de abundância isotrópica. O antimônio, Sb, tem dois isótopos estáveis: 121Sb, 120,904 u e 123Sb, 122,904 u. Quais são as abundâncias relativas desses isótopos? Resposta: Você conhece as massas dos dois isótopos do elemento Sb e sabe que sua média ponderada, o peso atômico, é 121,760 u (consulte a tabela periódica). Para calcular as abundâncias, você deve saber que existem duas incógnitas com quantidades relacionadas, e você pode descrever a seguinte expressão (na qual a abundância fracional de um isótopo é a abundância percentual do isótopo dividida por 100): Peso atômico = 121,760 = (abundância fracional de 121Sb) (120,904) + (abundância fracional de 123Sb) (122,904) ou 121,760 = x(120,904) + y(122,904) Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo12 Usando isótopos: Ötzi, o homem do gelo Em 1991, uma alpinista que se encontrava nos Alpes, na fronteira entre a Áustria e a Itália, deparou-se com restos bem preservados de um homem de aproximadamente 46 anos de idade; agora apelidado de “homem do gelo”, que havia vivido há cerca de 5.200 anos. Estudos usando isótopos de oxigênio, estrôncio, chumbo e argônio, entre outros, ajudaram os cientistas a elaborarem um quadro detalhado do homem e de sua vida. A abundância do isótopo 18O do oxigênio está relacionado com latitude e altitude em que a pessoa nasceu e foi criada. O oxigênio nos biominerais, tais como dentes e ossos, vem principalmente da água ingerida. Os lagos e rios do lado norte dos Alpes são conhecidos por terem conteúdo inferior de 18O do que aqueles que se encontram no lado sul das montanhas. O teor de 18O dos dentes e ossos do homem do gelo pareceu estar relativamente elevado, o que era característico da bacia sul dos Alpes. Ele havia nitidamente nascido e crescido naquela época. onde x = abundância fracional de 121Sb e y = abundância fracional de 123Sb. Uma vez que você sabe que a soma das abundâncias fracionada dos isótopos deve ser igual a 1 (x + y =1), você poderá resolver as duas equações simulta- neamente para x e y. Uma vez que y = abundância fracionada de 123Sb = 1 – x, você poderá substituí-lo por y. 121,760 = x(120,904) + (1 – x)(122,904) Expandindo essa equação, você tem: 121,760 = 120,904x + 122,904 – 122,904x Finalmente, com a solução para x, você encontra: 121,760 – 122,904 = (120,904 – 122,904) x x= 0,5720 A abundância fracional de 121Sb é 0,5720 e sua abundância percentual é 57,20%. Isso significa que a abundância percentual do 123Sb deve ser 42,80%. Você deve ter previsto que o isótopo mais leve (121Sb) deve ser o mais abundante, porque o peso do atômico está mais próximo de 121 do que 123. 13Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo A abundância relativa dos isótopos de elementos mais pesados também varia ligeiramente de um lugar para outro, assim como na sua incorporação em diferentes minerais. O estrôncio, um membro do mesmo grupo periódico do cálcio, é incorporado nos dentes e ossos. A proporção de isótopos de estrôncio, 87Sr/86Sr, e de isótopos de chumbo, 206Pb/204Pb, nos dentes e ossos do homem do gelo, era característica dos solos de uma estreita região da Itália ao sul dos Alpes, o que determinou mais evidentemente onde ele nasceu e viveu a maior parte de sua vida. Os pesquisadores também procuraram resíduos de alimentos no intestino do homem do gelo. Apesar de terem sido encontrados alguns grãos de cereais, eles localizaram pequenas lascas de mica, que acreditam vir das pedras usadas para moer grãos e que foram, portanto, ingeridas quando o homem comeu tal alimento. Eles analisaram essas lascas usando isótopos de argônio 40Ar e39Ar e verificaram que estas correspondiam à mica de uma área ao sul dos Alpes, estabelecendo, assim, o local onde o homem viveu nos seus últimos anos. O resultado geral de muitos estudos de isótopos mostrou que o homem do gelo viveu há milhares de anos em uma pequena área de cerca de 10 a 20 km a oeste de Merano, no norte da Itália. Fonte: Adaptado de Müller et al. (2003). BETTELHEIM, F. A. et al. Introdução à química geral. Rio de Janeiro: Cengage Learning, 2012. CHANG, R.; GOLDSBY, K. A. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. KOTZ, J. C. et al. Química geral e reações químicas. 3. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2016. LIDE, D. R. CRC Handbook of chemistry and physics. 84. ed. Boca Raton: CRC Press, 2003. MÜLLER, W. et al. Origin and migration of the Alpine Iceman. Science, v. 302, n. 5646, p. 862−866, 2003. UCKO, D. A. Química para as ciências da saúde: uma introdução à química geral, orgânica e biológica. 2. ed. Barueri, SP: Manole, 1992. Leitura recomendada WEI-HAAS, M. O Homem do Gelo morreu há 5,3mil anos, e agora sabemos qual foi sua última refeição. Brasil, 2018. Disponível em: https://www.nationalgeographicbrasil.com/ historia/2018/07/otzi-homem-do-gelo-ultima-refeicao-morreu-comida-dna-dieta- -samambaia. Acesso em: 28 ago. 2019. Estrutura do átomo, número atômico, número de massa e isótopo14 DICA DO PROFESSOR Apresentamos, no vídeo da Dica do Professor, uma breve identificação das estruturas e das partículas subatômicas que compõem o átomo. Confira. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Com base nesta figura e nos conhecimentos adquiridos sobre átomos, assinale a alternativa correta. A) Para determinado átomo, considerado isolado, o número de elétrons é igual ao número de prótons. B) O átomo tem camadas de acordo com seu número de elétrons. Contudo, todos os elétrons do átomo permanecem na camada de valência, onde ocorrem as reações. C) Em um mesmo elemento, os átomos são iguais, tendo as mesmas propriedades, a mesma dimensão, o mesmo raio, os mesmos elétrons na camada de valência e distribuição eletrônica. D) Em uma reação química, os mesmos átomos que aparecem nos reagentes aparecem nos produtos, e em igual número. E) Para formar uma molécula de água, sempre precisaremos de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio (lei das proporções fixas). 2) Átomos do elemento químico Sódio (Na) estão no terceiro período da tabela periódica, na família dos metais alcalinos, descritos com carga +1 em relação a seus íons. Lembrando que Z = p = e, A = p + n, assinale a alternativa correta em relação aos íons Na. A) Na tabela periódica, encontramos A = 20u. B) Na tabela periódica, encontramos Z = 9. C) São cátions bivalentes. D) Têm 10 elétrons e A = 23. E) Têm n = 7. 3) Espécies atômicas que têm o mesmo número de elétrons são chamadas de isoeletrônicas. Utilizando uma tabela periódica como auxílio, marque a alternativa que apresente essas espécies. A) K+ e H-. B) Ca+2 e O-. C) F- e He+. D) K+ e Ar. E) K+ e F-. 4) O avanço em pesquisas químicas e tecnológicas proporcionou inúmeras descobertas e a identificação de um grande número de elementos químicos. Outros elementos foram descobertos em laboratórios, átomos de elementos não naturais, chamados sintéticos. Assinale a alternativa que descreve a característica capaz de ser única para cada átomo, diferenciando-o de todos os outros. A) Número de ligações simples e duplas. B) Número de elétrons. C) Número atômico. D) Número de nêutrons. E) Carga formal. 5) A) 0, 2, 1 e um nêutron. B) 2, 0, 1 e dois elétrons, igual ao He (Z = 2). C) 1, 2, 0, um próton e um elétron. D) 0, 1, 2 e um próton. E) 1, 0, 2, um próton, um elétron e um nêutron. NA PRÁTICA Em setembro de 1987, em Goiânia, uma cápsula violada de césio-137 foi abandonada de maneira negligente, removida sem os cuidados necessários, aberta e manipulada sem qualquer cautela. Tal objeto espalhou o terror entre uma população que nem desconfiava da existência de tal risco tão próximo de seus lares. O acidente de Goiânia começou quando uma cápsula de chumbo contendo cerca de 20 gramas de cloreto de césio-137 (CsCl) foi removida de um aparelho de radioterapia abandonado. Essa cápsula era uma fonte radiativa, um emissor de radiações utilizado para bombardear com precisão células cancerígenas e destruí-las sem afetar os tecidos próximos. Dentro do aparelho e da blindagem, usado sob as condições especificadas, não há contato direto entre o paciente e o material radiativo; apenas um feixe de partículas oriundo da fonte é milimetricamente direcionado à área afetada. Materiais radiativos como césio-137 emitem radiações ionizantes, feixes de partículas ou de ondas eletromagnéticas capazes de atravessar corpos sólidos, afetando, durante o trajeto, suas estruturas atômicas. Radiações ionizantes de alta intensidade podem provocar lesões nas células e nos tecidos vivos, causando uma série de efeitos nocivos que caracterizam o chamado envenenamento por radiação. No abalo causado pelas quatro mortes e dezenas de vítimas graves, o césio-137 passou a ser visto como um perigoso assassino por conta de uma desastrosa sucessão de erros que levou à remoção daquele estranho material de belo brilho azulado da segurança de seu invólucro de chumbo, onde foi enclausurado para cumprir a missão de ajudar a salvar vidas, e não matar. Confira o caso neste Na Prática. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Controvérsias sobre o atomismo no século XIX Neste artigo de revisão, estão descritos aspectos da controvérsia na ciência do século 19, na teoria de atomistas e não atomistas, gerando um debate sobre a teoria atômica em suas vertentes científicas, filosóficas e metodológicas nos debates atômicos. Também são discutidos os conceitos utilizados pelos físicos e químicos deste século. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Síntese e controle de qualidade da ureia enriquecida em 13C para diagnóstico da Helicobacter pylori (HP) Neste artigo é ilustrada a importância da utilização do isótopo de carbono (13C) para a identificação de infecção causada por Helicobacter pylori (HP), um fator de risco para câncer gástrico. Na determinação, o paciente ingere uma quantidade conhecida de isótopo sob a forma 13CO(NH2)2, dissolvido em H2O. Na análise o dióxido de carbono (13CO2) difunde-se no sangue e é transportado sob a forma de bicarbonato até os pulmões e liberado na forma de 13CO2 com o ar expelido. Na presença da urease bacteriana a razão (13C/12C) isotópica é alterada significativamente. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! O Elemento Cromo e Suas Características Neste artigo é apresentado o elemento Cromo e seus isótopos (trivalente e hexavalente), Cr+3 e Cr+6, suas formas mais estáveis. São apresentados compostos onde esta valência pode ser encontrada, com suas características físico-químicas, riscos e deposição do metal. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Casos paradigmáticos sobre contaminação provocada por chumbo em várias regiões do mundo Na reportagem, você verá casos paradigmáticos de contaminação por chumbo, elemento este que possui quatro isótopos naturais e estáveis, na respectiva abundância natural, são: Pb-204 (1.4%), Pb-206 (24.1%), Pb-207 (22.1%) e Pb-208(52.4%). O chumbo sempre esteve em nosso cotidiano, em encanamentos, taças, garrafas, além de tintas de acabamento. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
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