Aula 1 - Química

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Aula 3 - Qúımica
Enzo dos Santos Benvenga
Maio de 2022
1 Introdução
Nesta aula, será introduzido ao aluno conceitos introdutórios às Ligações Qúımicas,
abordando a Estrutura do Átomo e suas principais caracteŕısticas, além de in-
troduzir o conceito de Ligações por meio da Regra do Octeto.
2 A Estrutura Atômica
O número de prótons, de nêutrons e de elétrons constitui dado importante
para identificar um átomo. Por isso, vamos definir alguns conceitos que estão
diretamente relacionados a esses números.
• Número Atômico (Z): número de prótons existentes no núcleo de um
átomo.
• Número de Massa (A): é a soma do número de prótons (Z) e de nêutrons
(N) existentes num átomo. Em termos matemáticos,
A = Z +N (1)
• Elemento Qúımico: conjunto de átomos com o mesmo número atômico
(Z).
Em suma, representamos o átomo da seguinte forma:
Um átomo, em seu estado normal, é eletricamente neutro, ou seja, o número
de elétrons na eletrosfera é igual ao número de prótons do núcleo, e em con-
sequência suas cargas se anulam. Um átomo pode, porém, ganhar ou perder
elétrons da eletrosfera, sem sofrer alterações em seu núcleo, resultando dáı
part́ıculas denominadas ı́ons. Em relação aos ı́ons, temos:
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• Ânion: átomo que ganhou elétrons e ficou negativo.
• Cátion: átomo que perdeu elétrons e ficou positivo.
• Isóbaros: átomos de diferentes números de prótons, mas que possuem o
mesmo número de massa (A).
• Isótopos: átomos com mesmo número de prótons (Z) e diferente número
de massa (A).
• Isótono: átomos de diferentes números de prótons, diferentes números de
massa, porém com mesmo número de nêutrons (N).
2.1 Estados Energéticos do Elétron
Resumindo, podemos dizer que cada elétron da eletrosfera é identificado por
seus quatro números quânticos:
• Número Quântico Principal: refere-se ao ńıvel de energia do elétron, sendo
representado pelas letras (K, L, M, N, O, P e Q), indo da camada mais
próxima ao núcleo para a mais distante. Essas camadas correspondem
respectivamente aos números (1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7).
• Número Quântico Secundário: os elétrons distribuem-se nas camadas eletrônicas
de acordo com subńıveis de energia, que são identificados pelas letras (s,
p, d, f), que aumentam de energia nessa ordem. Cada ńıvel comporta
uma quantidade máxima de elétrons distribúıdos nos subńıveis de ener-
gia. Além disso, podemos dizer que o Número Quântico Secundário sempre
será menor em uma unidade em relação ao principal.
• Número Quântico Magnético: refere-se à orientação dos orbitais no espaço.
Em geral, a Regra de Hund é utilizada para estimar a probabilidade de
encontrar um elétron em uma região do orbital.
• Número Quântico Spin: refere-se ao sentido da rotação do elétron.
2.2 A Distribuição Eletrônica
A distribuição dos elétrons em um átomo neutro pode ser feita pelo diagrama
dos ńıveis energéticos, conforme enunciado por Pauling:
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Os subńıveis estão em ordem crescente de energia e um expoente é colocado
para indicar o número total de elétrons existente em cada subńıvel considerado.
Evidentemente, a soma dos expoentes é igual ao número de elétrons do átomo
em questão. Veja também que, somando os expoentes em cada linha horizon-
tal, obtemos o número total de elétrons existentes em cada camada ou ńıvel
eletrônico.
A distribuição eletrônica nos ı́ons é semelhante à dos átomos neutros. No
entanto, é importante salientar que os elétrons que o átomo irá ganhar ou perder
serão recebidos ou retirados da última camada eletrônica, e não do subńıvel mais
energético.
3 A Regra do Octeto
Na metade do século XX, os cientistas já haviam percebido que o átomo de
hidrogênio nunca se liga a mais de um outro átomo. Já, por exemplo, o átomo
de oxigênio pode ligar-se a dois átomos de hidrogênio; o de nitrogênio a três
de hidrogênio; o de carbono a quatro de hidrogênio. Surgiu, assim, a idéia de
valência: capacidade de um átomo ligar-se a outros. Dizemos, portanto, que
o hidrogênio tem uma valência (monovalente); o oxigênio tem duas valências
(bivalente); o nitrogênio tem três valências (trivalente); o carbono tem quatro
valências (tetravalente), e assim por diante. Com base nos experimentos de
Gilbert Lewis e Walter Kosse, foi teorizada a teoria eletrônica da valência, que,
em suma, tem os seguintes prinćıpios:
• Prinćıpio 1 : com exceção do hélio, átomos dos gases nobres têm sempre
8 elétrons na última camada eletrônica.
• Prinćıpio 2 : um átomo adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na
camada eletrônica mais externa ou 2 elétrons quando possui apenas a
camada K.
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4 Questões
4.1 Questão 1
O máximo de elétrons que um átomo pode representar na camada N é:
a) 2
b) 8
c) 18
d) 32
e) 64
4.2 Questão 2
O elemento qúımico B possui 20 nêutrons, é isótopo do elemento qúımico A,
que possui 18 prótons, e isóbaro do elemento qúımico C, que tem 16 nêutrons.
Com base nessas informações, pode-se afirmar que os elementos qúımicos A, B
e C apresentam, respectivamente, números atômicos iguais a:
a) 16, 16 e 20
b) 16, 18 e 20
c) 16, 20 e 21
d) 18, 16 e 22
e) 18, 18 e 22
4.3 Questão 3
São dadas as seguintes informações relativas aos átomos X, Y e Z:
I. X é isóbaro de Y e isótono de Z.
II. Y tem número atômico 56, número de massa 137 e é isótopo de Z.
III. O número de massa de Z é 138.
O número atômico de X é:
a) 53
b) 54
c) 55
d) 56
e) 57
4.4 Questão 4
Em um átomo com 22 elétrons e 26 nêutrons, seu número atômico e número de
massa são, respectivamente:
a) 22 e 26
b) 26 e 48
c) 26 e 22
d) 48 e 22
e) 22 e 48
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4.5 Questão 5
O número de prótons, de elétrons e de nêutrons do átomo Cl3517 é, respectiva-
mente:
a) 17, 17, 18
b) 35, 17, 18
c) 17, 18, 18
d) 17, 35, 35
e) 52, 35, 17
4.6 Questão 6
Uma moda atual entre as crianças é colecionar figurinhas que brilham no es-
curo. Essas figuras apresentam em sua constituição a substância sulfeto de
zinco. O fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõem os átomos dessa
substância absorvem energia luminosa e saltam para ńıveis de energia mais ex-
ternos. No escuro, esses elétrons retornam aos seus ńıveis de origem, liberando
energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Essa caracteŕıstica pode ser
explicada considerando o modelo atômico proposto por:
a) Dalton.
b) Thomson.
c) Lavoisier.
d) Rutherford.
e) Bohr.
4.7 Questão 7
Escreva a estrutura eletrônica do átomo de fósforo (Z = 15), em seu estado
fundamental, indicando a distribuição dos elétrons nos diferentes subńıveis
4.8 Questão 8
Os implantes dentários estão mais seguros no Brasil e já atendem às normas in-
ternacionais de qualidade. O grande salto de qualidade aconteceu no processo de
confecção dos parafusos e pinos de titânio que compõem as próteses. Feitas com
ligas de titânio, essas próteses são usadas para fixar coroas dentárias, aparelhos
ortodônticos e dentaduras nos ossos da mand́ıbula e do maxilar. Considerando
que o número atômico do titânio é 22, sua configuração eletrônica será:
4.9 Questão 9
Um átomo neutro apresenta número atômico igual a 37. Em relação a esse
átomo, mostre:
a) a distribuição eletrônica em camadas;
b) a distribuição eletrônica em ordem crescente de energia de subńıveis;
c) os quatro números quânticos do último elétron distribúıdo.
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4.10 Questão 10
O número de camadas utilizadas na distribuição eletrônica do cátion bivalente
do cádmio é: (Dado: número atômico do cádmio = 48.)
a) 4
b) 5
c) 6
d) 9
e) 10
4.11 Questão 11
Considere os seguintes elementos e seus respectivos números atômicos:
I. K (Z = 19)
II. Fe (Z = 26)
III. Mg (Z = 12)
IV. N (Z = 7)
V. Cr (Z = 24)
Dentre eles, apresentam elétrons no subńıvel d:
a) I e II
b) III, IV e V
c) I, III e V
d) somente a II
e) II e V
4.12 Questão 12
Historicamente, a teoriaatômica recebeu várias contribuições de cientistas.
Assinale a opção que apresenta, na ordem cronológica CORRETA, os nomes
de cientistas que são apontados como autores de modelos atômicos.
a) Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr.
b) Thomson, Millikan, Dalton e Rutherford.
c) Avogadro, Thomson, Bohr e Rutherford.
d) Lavoisier, Proust, Gay-Lussac e Thomson.
e) Rutherford, Dalton, Bohr e Avogadro
4.13 Questão 13
O carbono (C) é um elemento qúımico de grande importância para os seres
vivos, pois participa da composição qúımica de todos os componentes orgânicos
e de uma parcela dos compostos inorgânicos também. O carbono é vital em
diversos processos associados à vida, como a respiração, onde o carbono presente
em diversos compostos é transformado em dióxido de carbono. Em relação ao
átomo do elemento qúımico carbono, no estado fundamental é correto afirmar
que apresenta:
a) quatro (4) elétrons na camada de valência.
6
b) comportamento qúımico semelhante ao do nitrogênio.
c) elétrons apenas nos ńıveis eletrônicos K, L e M.
d) comportamento metálico.
4.14 Questão 14
Uma distribuição eletrônica posśıvel para um elemento X, que pertence à mesma
famı́lia do elemento bromo, cujo número atômico é igual a 35, é:
4.15 Questão 15
O ferro é um elemento qúımico de número atômico 26. Na distribuição eletrônica
do átomo de ferro no estado fundamental, qual o subńıvel mais energético e o
subńıvel mais externo, respectivamente?
4.16 Questão 16
O número de elétrons da camada de valência do átomo de cálcio (Z = 20), no
estado fundamental, é
a) 1
b) 2
c) 6
d) 8
e) 10
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