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QUÍMICA I PRÉ-VESTIBULAR 1SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO ESTRUTURA ATÔMICA I03 INTRODUÇÃO Há mais de 2.500 anos, os fi lósofos gregos Demócrito e Leucipo se perguntavam se a imensa variedade do mundo que nos cerca não pode ser reduzida a componentes mais simples. A última fração da matéria, segundo esses fi lósofos, o “tijolo” fundamental de tudo o que existe, não poderia mais ser dividida. A essa unidade fundamental chamaram átomo, que signifi ca “indivisível”. A ideia proposta por Demócrito e Leucipo é uma ideia fi losófi ca, ou seja, não tem comprovação empírica, que ocorre a partir de experimentos. Mas, ainda assim, marcou um momento da História onde o ser humano demonstrava mais uma vez seu caráter questionador, querendo conhecer tudo ao seu redor. MODELO DE DALTON O primeiro cientista a defi nir o átomo foi o inglês John Dalton, em 1803. De acordo com o cientista, o átomo teria as seguintes características: • Indivisível: não existiriam partículas menores que o átomo. Em outras palavras, o átomo seria uma partícula fundamental. • Uma esfera maciça, que não poderia ser dividida ou destruída; • Maciço: o átomo seria totalmente preenchido, não existindo espaço interno vazio. O modelo de Dalton foi o primeiro a propor uma explicação com base científi ca para a composição da matéria. Seu modelo foi adotado como uma maneira de explicar do que é formada a matéria por quase 100 anos. Mas, devido à algumas inconsistências, permitiu que um novo modelo surgisse, com uma nova proposta para explicar a composição da matéria. Por apresentar características similares à uma bola de bilhar (ser maciço, indestrutível e indivisível), o modelo de Dalton é associado a esse objeto, como um recurso didático. PROEXPLICA MODELO DE THOMSON As inconsistências apresentadas pelo modelo de Dalton continuavam a intrigar a comunidade científi ca. Uma das proposições feitas por Dalton que não tinha embasamento científi co era a questão da neutralidade da matéria. Assim, em 1987, o cientista J. J. Thomson iniciou seus estudos sobre a natureza elétrica da matéria. Através de diversos experimentos, Thomson foi capaz de inferir sobre a natureza elétrica da matéria a partir da descoberta do elétron. A partir desse ponto, tem-se o átomo como uma partícula divisível, diferente do proposto por Dalton. Os experimentos de Thomson, que permitiram perceber a existência de uma nova partícula na estrutura da matéria foram: 1º EXPERIMENTO Thomson utilizou um instrumento denominado Ampola de Crooks. Essa ampola conteria um gás sob baixa pressão, ou seja, a vácuo. A partir dela, Thomson observou o aparecimento de um feixe de luz orientado na direção do ânodo,, o qual nomeou de raios catódicos. 2º EXPERIMENTO Para determinar se os raios catódicos possuíam massa, foi colocado um anteparo entre o cátodo e o ânodo. Ao aplicar as mesmas condições no experimento anterior, Thomson observou que o anteparo colocado entre os polos se movimentava. Assim, Thomson foi capaz de concluir que aqueles raios continham partículas que tinham massa. O que faltava era determinar se essas partículas apresentavam carga. 3º EXPERIMENTO Para a determinação da carga, foram instaladas no tubo duas placas carregadas com cargas opostas e paralelas. Como o feixe sofreu desvio na direção da placa positiva, Thomson inferiu que a carga da partócula em questão seria negativa. Esses experimentos foram repetidos inúmeras vezes variando-se alguns fatores: o gás inserido na ampola e os metais dos eletrodos positivo e negativo. Observou-se o mesmo comportamento, convergindo para os mesmos resultados. Dessa maneira, Thomson foi capaz de propor a existência de uma nova partícula na constituição da matéria: o elétron. PRÉ-VESTIBULAR2 QUÍMICA I 03 ESTRUTURA ATÔMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO Dessa maneira, o átomo de Thomson apresentaria as seguintes características: • O átomo seria uma esfera maciça e positiva com elétrons, de carga negativo, incrustrados em sua superfície. • A matéria seria eletricamente neutra. Porém, Thomson não teria dados empíricos que embasassem essa característica. A maior façanha de Thomson foi romper com a ideia de que o átomo seria uma unidade fundamental, não sendo divisível. O modelo atômico de Thomson é constantemente comparado a um pudim de passas: os elétrons seriam as passas, e o pudim em si seria a esfera maciça positiva. Mas, conforme observado acima, o uso dessa analogia é preocupante, pois os pudins costumam apresentar um “furo” no meio. PROEXPLICA MODELO DE RUTHERFORD Os avanços realizados no campo da radioatividade permitiram que o cientista Ernest Rutherford realizasse, em 1912, experimentos que permitissem uma nova ideia acerca da composição da matéria. A experiencia realizada por Rutherford envolveu o bombardeamento de uma fi na lâmina de ouro com partículas alfa, provenientes de uma fonte de polônio. Essas partículas apresentam carga positiva. Rutherford tinha como ponto de partida, a partir das ideias de Thomson, o fato de o átomo ser uma espécie de uma esfera maciça e positiva. Isso indicava que as partículas alfas, por também serem positivas, colidiriam com sua superfície, e retornariam. A partir dessa experiencia, Rutherford observou os seguintes resultados: • a grande maioria das partículas atravessam a lâmina sem sofrer qualquer desvio; o que indicava que o átomo apresentava grandes "espaços vazios”. • apenas algumas partículas desviaram ou até retrocederam. Partindo das observações realizadas, Rutherford trouxe uma nova proposta de modelo atômico, que apresenta as seguintes características: • um pequeno núcleo denso e positivo; • uma enorme região periférica, repleta de espaços vazios, onde encontram-se os elétrons, que orbitam ao redor desse núcleo; Dalton, Thomson e Rutherford afi rmavam que a matéria é eletricamente neutra, mas nenhum deles se aprofundou em investigar essa neutralidade mais a fundo. Por mais que não seja uma informação muito divulgada, a descoberta dos nêutrons, bem como a neutralidade da matéria, foi explicada por James Chadwick, em 1932. Sua experiência consistiu em bombardear uma amostra de berílio com partículas alfa. Nesse experimento, identifi cou- se um tipo de radiação, que, após uma série de cálculos matemáticos, James foi capaz de inferir que essa radiação era formada por nêutrons, que, como comprovado por ele, apresentavam massa semelhante aos prótons, partículas positivas que constituem o núcleo do átomo. Com esse experimento, James ganhou o Nobel de Física em 1935. PROEXPLICA MODELO DE BOHR O modelo de Rutherford, apesar de amplamente aceito pela comunidade científi ca, apresentava algumas inconsistências. Seu modelo não explicava, por exemplo, como uma partícula, que, por estar orbitando ao redor do núcleo, e, portanto, perdendo energia, não colidiria com o núcleo do átomo. Como solução deste problema, o físico dinamarquês Niels Bohr trouxe a ideia de quantização da energia. Para ele, o núcleo do átomo era rodeado de camadas, onde estariam localizados os elétrons. Essas camadas, também chamadas de órbitas, apresentavam uma quantidade de energia defi nida. PRÉ-VESTIBULAR 03 ESTRUTURA ATÔMICA I 3 QUÍMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO Os elétrons estão alocados em cada uma das camadas, com suas energias específi cas, orbitando ao redor do núcleo. Quanto mais afastado desse núcleo, maior a energia. Os elétrons podem migrar para uma camada de maior energia ao receberem energia. Esse estado, chamado de excitado, é instável. Sendo assim, os elétrons tendem a retornar para sua camada de origem, liberando o excesso de energia na forma de luz. Assim, pode-se dizer que as principais características do modelo de Bohr, enunciados em seus postulados, são: • Os elétrons se movem ao redor do núcleo em órbitas circulares; • A energia de cada elétron é quantizada; • Cada elétron está localizado em uma órbita específi ca, chamadade estacionária; • A transição eletrônica ocorre quando um elétron recebe energia, alcançando o estado excitado, que, por ser instável, faz com que o elétron retorne ao seu nível de origem, liberando energia no processo. O modelo atômico de Bohr também é conhecido como modelo de Rutherford-Bohr, uma vez que Bohr, aluno de Rutherford, trouxe ideias que parecem complementar o modelo de seu mentor. A ideia constantemente associada a esse modelo é a analogia com o sistema solar, onde o núcleo seria sol, e os planetas seriam os elétrons, que orbitam ao redor dessa região central, em diferentes “camadas”. PROEXPLICA O modelo de Rutherford-Bohr, associado as ideias trazidas por Sommerfeld do átomo realizar trajetórias elípticas além das circulares, é o modelo atômico mais utilizado atualmente. MODELO ATÔMICO ATUAL Atualmente, o átomo é encarado como um sistema eletricamente neutro, formado basicamente por prótons, elétrons e nêutrons dispostos da seguinte forma: Prótons + Nêutrons → Núcleo Elétrons → Eletrosfera (em torno do núcleo) PROTREINO EXERCÍCIOS 01. Enuncie as três principais características do átomo de Dalton. 02. Aponte os aspectos que fi zeram Thomson confi rmar a existência de uma nova partícula. 03. Relate a principal descoberta de Rutherford ao realizar o experimento com as lâminas de ouro. 04. Aponte a principal característica do modelo de Bohr, utilizando a palavra energia em sua resposta. 05. Descreva como ocorre a transição eletrônica. PRÉ-VESTIBULAR4 QUÍMICA I 03 ESTRUTURA ATÔMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO PROPOSTOS EXERCÍCIOS 01. (UNESP) Na evolução dos modelos atômicos, a principal contribuição introduzida pelo modelo de Böhr foi: a) a indivisibilidade do átomo. b) a existência de nêutrons. c) a natureza elétrica da matéria. d) a quantização de energia das órbitas eletrônicas. e) a maior parte da massa do átomo está no núcleo. 02. (UNESP) Considere as seguintes afirmações sobre átomos e moléculas. I. No modelo proposto por Rutherford, o átomo tem praticamente toda sua massa concentrada num núcleo pequeno e os elétrons estão a uma grande distância do núcleo. II. No modelo proposto por Bohr para o átomo de hidrogênio, os elétrons se movem em órbitas circulares, cujas energias podem assumir quaisquer valores. III. Molécula é a menor porção de uma substância covalente que mantém sua composição. Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas I e III. 03. (UERJ) A figura a seguir foi proposta por um ilustrador para representar um átomo de lítio (Li) no estado fundamental, segundo o modelo de Rutherford-Bohr. Constatamos que a figura está incorreta em relação ao número de: a) nêutrons no núcleo b) partículas no núcleo c) elétrons por camada d) partículas na eletrosfera 04. (ENEM) Em 1808, Dalton publicou o seu famoso livro o intitulado Um novo sistema de filosofia química (do original A New System of Chemical Philosophy), no qual continha os cinco postulados que serviam como alicerce da primeira teoria atômica da matéria fundamentada no método científico. Esses postulados são numerados a seguir: 1. A matéria é constituída de átomos indivisíveis. 2. Todos os átomos de um dado elemento químico são idênticos em massa e em todas as outras propriedades. 3. Diferentes elementos químicos têm diferentes tipos de átomos; em particular, seus átomos têm diferentes massas. 4. Os átomos são indestrutíveis e nas reações químicas mantêm suas identidades. 5. Átomos de elementos combinam com átomos de outros elementos em proporções de números inteiros pequenos para formar compostos. Após o modelo de Dalton, outros modelos baseados em outros dados experimentais evidenciaram, entre outras coisas, a natureza elétrica da matéria, a composição e organização do átomo e a quantização da energia no modelo atômico. OXTOBY, D.W.; GILLIS, H. P.; BUTLER, L. J. Principles of Modern Chemistry. Boston: Cengage Learning, 2012 (adaptado). Com base no modelo atual que descreve o átomo, qual dos postulados de Dalton ainda é considerado correto? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 05. (ENEM) Um fato corriqueiro ao se cozinhar arroz é o derramamento de parte da água de cozimento sobre a chama azul do fogo, mudando-a para uma chama amarela. Essa mudança de cor pode suscitar interpretações diversas, relacionadas às substâncias presentes na água de cozimento. Além do sal de cozinha (NaCl), nela se encontram carboidratos, proteínas e sais minerais. Cientificamente, sabe-se que essa mudança de cor da chama ocorre pela a) reação do gás de cozinha com o sal, volatilizando gás cloro. b) emissão de fótons pelo sódio, excitado por causa da chama. c) produção de derivado amarelo, pela reação com o carboidrato. d) reação do gás de cozinha com a água, formando gás hidrogênio. e) excitação das moléculas de proteínas, com formação de luz amarela. 06. (ESPM-SP 2017) O átomo de Rutherford (1911) foi comparado ao sistema planetário (o núcleo atômico representa o sol e a eletrosfera, os planetas): Eletrosfera é a região do átomo que: a) contém as partículas de carga elétrica negativa. b) contém as partículas de carga elétrica positiva. c) contém nêutrons. d) concentra praticamente toda a massa do átomo. e) contém prótons e nêutrons. 07. (UNESP) A luz branca é composta por ondas eletromagnéticas de todas as frequências do espectro visível. O espectro de radiação emitido por um elemento, quando submetido a um arco elétrico ou a altas temperaturas, é descontínuo e apresenta uma de suas linhas com maior intensidade, o que fornece “uma impressão digital” desse elemento. Quando essas linhas estão situadas na região da radiação visível, é possível identificar diferentes elementos químicos por meio dos chamados testes de chama. A tabela apresenta as cores características emitidas por alguns elementos no teste de chama: Elemento Cor Sódio Laranja Potássio Violeta Cálcio Vermelho-tijolo Cobre Azul-esverdeada Em 1913, Niels Bohr (1885-1962) propôs um modelo que fornecia uma explicação para a origem dos espectros atômicos. Nesse modelo, Bohr introduziu uma série de postulados, dentre os quais, a energia do elétron só pode assumir certos valores discretos, ocupando níveis de energia permitidos ao redor do núcleo atômico. Considerando o modelo de Bohr, os diferentes espectros atômicos podem ser explicados em função Em 1913, Niels Böhr (1885-1962) propôs um modelo que fornecia uma explicação para a origem dos espectros atômicos. Nesse modelo, Bohr introduziu uma série de postulados, dentre os quais, PRÉ-VESTIBULAR 03 ESTRUTURA ATÔMICA I 5 QUÍMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO a energia do elétron só pode assumir certos valores discretos, ocupando níveis de energia permitidos ao redor do núcleo atômico. Considerando o modelo de Böhr, os diferentes espectros atômicos podem ser explicados em função a) do recebimento de elétrons por diferentes elementos. b) da perda de elétrons por diferentes elementos. c) das diferentes transições eletrônicas, que variam de elemento para elemento. d) da promoção de diferentes elétrons para níveis mais energéticos. e) da instabilidade nuclear de diferentes elementos. 08. (ENEM) Um teste de laboratório permite identificar alguns cátions metálicos ao introduzir uma pequena quantidade do material de interesse em uma chama de bico de Bunsen para, em seguida, observar a cor da luz emitida. A cor observada é proveniente da emissão de radiação eletromagnética ao ocorrer a a) mudança da fase sólida para a fase líquida do elemento metálico. b) combustão dos cátions metálicos provocada pelas moléculas de oxigênio da atmosfera. c) diminuição da energia cinética dos elétrons em uma mesma órbita na eletrosfera atômica. d) transição eletrônica de um nível mais externo para outro mais interno na eletrosfera atômica. e) promoção dos elétrons que se encontram no estado fundamental de energia para níveis mais energéticos. 09. (UFMG) Ao resumir as característicasde cada um dos sucessivos modelos do átomo de hidrogênio, um estudante elaborou o seguinte resumo: • Modelo Atômico: Dalton Características: Átomos maciços e indivisíveis. • Modelo Atômico: Thomson Características: elétron, de carga negativa, incrustado em uma esfera de carga positiva. A carga positiva está distribuída, homogeneamente, por toda a esfera. • Modelo Atômico: Rutherford Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva. Não há restrição quanto aos valores dos raios das órbitas e das energias do elétron. • Modelo Atômico: Bohr Características: elétron, de carga negativa, em órbita em torno de um núcleo central, de carga positiva. Apenas certos valores dos raios das órbitas e das energias do elétron são possíveis. O número de erros cometidos pelo estudante é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 10. (UNESP) Em 2013 comemora-se o centenário do modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr para o átomo de hidrogênio, o qual incorporou o conceito de quantização da energia, possibilitando a explicação de algumas propriedades observadas experimentalmente. Embora o modelo atômico atual seja diferente, em muitos aspectos, daquele proposto por Bohr, a incorporação do conceito de quantização foi fundamental para o seu desenvolvimento. Com respeito ao modelo atômico para o átomo de hidrogênio proposto por Bohr em 1913, é correto afirmar que a) o espectro de emissão do átomo de H é explicado por meio da emissão de energia pelo elétron em seu movimento dentro de cada órbita estável ao redor do núcleo do átomo. b) o movimento do elétron ao redor do núcleo do átomo é descrito por meio de níveis e subníveis eletrônicos. c) o elétron se move com velocidade constante em cada uma das órbitas circulares permitidas ao redor do núcleo do átomo. d) a regra do octeto é um dos conceitos fundamentais para ocupação, pelo elétron, das órbitas ao redor do núcleo do átomo. e) a velocidade do elétron é variável em seu movimento em uma órbita elíptica ao redor do núcleo do átomo. 11. (UECE) A revista eletrônica mexicana Muy Interesante (http://www. muyinteresante.com.mx) revela a criação de um sorvete que brilha no escuro. Ele é produzido com uma proteína encontrada na água viva que reage com o cálcio em pH neutro quando o sorvete é degustado. O brilho do sorvete é ocasionado por um fenômeno conhecido como a) luminescência. b) deliquescência. c) fluorescência. d) incandescência. 12. (UECE) Há cerca de dois mil e quinhentos anos, o filósofo grego Demócrito disse que se dividirmos a matéria em pedacinhos, cada vez menores, chegaremos a grãozinhos indivisíveis, que são os átomos (a = não e tomo = parte). Em 1897, o físico inglês Joseph Thompson (1856-1940) descobriu que os átomos eram divisíveis: lá dentro havia o elétron, partícula com carga elétrica negativa. Em 1911, o neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) mostrou que os átomos tinham uma região central compacta chamada núcleo e que lá dentro encontravam-se os prótons, partículas com carga positiva. Atente à figura a seguir, que representa o núcleo e a eletrosfera do átomo. Com relação à figura acima, é correto afirmar que a) o núcleo é muito pequeno, por isso, tem pouca massa se comparado à massa do átomo. b) mais de 90% de toda a massa do átomo está na eletrosfera. c) considerando as reais grandezas do núcleo e da eletrosfera do átomo, se comparadas às suas representações na figura, o tamanho da eletrosfera está desproporcional ao tamanho do núcleo. d) a massa do núcleo é bem maior do que a massa da eletrosfera, cuja relação fica em torno de 100 vezes. 13. (UECE) Atente para as seguintes afirmações a respeito das conclusões a que chegou Rutherford durante a experiência sobre a estrutura da matéria. I. O átomo é constituído por duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera. II. O núcleo atômico é extremamente pequeno em relação ao tamanho do átomo. III. O átomo tem uma região em que existe muito espaço vazio. IV. As partículas negativas do átomo podem ter quaisquer valores de energia. V. A eletrosfera é a região que concentra praticamente toda a massa elétrica do átomo. No que diz respeito à estrutura da matéria, corresponde às conclusões de Rutherford o que se afirma em a) I, II, III, IV e V. b) I, II e III apenas. c) III, IV e V apenas. d) I, II e V apenas. PRÉ-VESTIBULAR6 QUÍMICA I 03 ESTRUTURA ATÔMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 14. (UEG) Para termos ideia sobre as dimensões atômicas em escala macroscópica podemos considerar que se o prédio central da Universidade Estadual de Goiás, em Anápolis, fosse o núcleo do átomo de hidrogênio, a sua eletrosfera pode estar a aproximadamente 1000 km. Dessa forma, o modelo atômico para matéria é uma imensidão de vácuo com altas forças de interação. Considerando-se a comparação apresentada no enunciado, a presença de eletrosfera é coerente com os modelos atômicos de a) Dalton e Bohr. b) Bohr e Sommerfeld. c) Thompson e Dalton. d) Rutherford e Thompson 15. (UERJ) Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um experimento que consistiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas α, emitidas por um elemento radioativo, e observou que: - a grande maioria das partículas α atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios ou sofrendo desvios muito pequenos; - uma em cada dez mil partículas α era desviada para um ângulo maior do que 90°. Com base nas observações acima, Rutherford pôde chegar à seguinte conclusão quanto à estrutura do átomo: a) o átomo é maciço e eletricamente neutro b) a carga elétrica do elétron é negativa e puntiforme c) o ouro é radioativo e um bom condutor de corrente elétrica d) o núcleo do átomo é pequeno e contém a maior parte da massa 16. (UERJ) Observe os esquemas a seguir, que representam experimentos envolvendo raios catódicos. (Adaptado de HARTWIG, D. R. e outros. "Química geral e inorgânica." São Paulo: Scipione. 1999.) Desses experimentos resultou a descoberta de uma partícula subatômica. As propriedades massa e carga elétrica dessa partícula apresentam, respectivamente, a seguinte caracterização: a) igual a zero; igual a zero b) igual a zero; maior que zero c) diferente de zero; igual a zero d) diferente de zero; menor que zero 17. (UECE) Segundo Chang e Goldsby, o movimento quantizado de um elétron de um estado de energia para outro é análogo ao movimento de uma bola de tênis subindo ou descendo degraus. A bola pode estar em qualquer degrau, mas não entre degraus. Essa analogia se aplica ao modelo atômico proposto por a) Sommerfeld. b) Ruterford. c) Heinsenberg. d) Bohr. 18. (UECE) A teoria atômica moderna foi construída através da contribuição de físicos e químicos que, a partir das ideias de Johann Dalton, propuseram modelos atômicos e estabeleceram alguns postulados. Observe com atenção as colunas abaixo e estabeleça a correspondência entre o cientista e sua contribuição para a construção da teoria atômica vigente. Cientista I. Bohr II. Moseley III. Pauli IV. Stoney V. Milikan Contribuição 1. Descobriu o elétron. 2. Propôs que a energia do elétron no átomo era quantizada. 3. Descobriu a carga e a massa do elétron. 4. Descobriu a carga do núcleo do átomo. 5. Propôs a ideia de que dois ou mais elétrons de um mesmo átomo não podem ter os quatro números quânticos iguais. 6. Estabeleceu a regra da máxima multiplicidade. A correspondência correta entre as colunas é: a) I – 2; II – 3; III – 4; IV – 5; V – 6. b) I – 3; II – 4; III – 6; IV – 2; V – 5. c) I – 2; II – 4; III – 5; IV – 1; V – 3. d) I – 4; II – 5; III – 6; IV – 3; V – 1. 19. (UECE) Na visão de Sommerfeld, o átomo é a) uma esfera maciça, indivisível, homogênea e indestrutível. b) uma esfera de carga positiva que possui elétrons de carga negativa nela incrustados. c) constituído por camadas eletrônicas contendo órbita circular e órbitas elípticas. d) constituído por núcleo e eletrosfera, em que todos os elétrons estão em órbitas circulares.20. (UERJ) A experiência de Rutherford mostrou que, ao atravessar uma lâmina delgada de ouro, uma em cada 105 partículas alfa é desviada de um ângulo médio superior a 90°. Considerando que a lâmina de ouro possui 103 camadas de átomos e elaborando a hipótese de que este desvio se deve à colisão de partículas alfa com um único núcleo atômico, Rutherford foi capaz de estimar a ordem de grandeza do núcleo. Se o raio do átomo é da ordem de 10-8 cm, o raio do núcleo, em cm, é da ordem de: a) 10-12 b) 10-10 c) 10-9 d) 10-5 05. APROFUNDAMENTO EXERCÍCIOS DE 01. (PUC - RS/1) Quando se salpica um pouco de cloreto de sódio ou bórax diretamente nas chamas de uma lareira, obtêm-se chamas coloridas. Explique porque isto acontece. 02. O átomo foi alvo de estudo no desenvolvimento da humanidade. A explicação para esse fato é a curiosidade do ser humano: entender do que é feita a matéria foi alvo de estudo de muitos cientistas, mas não só deles – a ideia do que são feitas as coisas já era discutida na Antiguidade. A ideia de átomo foi iniciada a milhares de anos atrás, com Leucipo e Demócrito. Porém, o primeiro modelo atômico considerado pela Ciência foi o de Dalton. Explique porque as ideias desses dois filósofos não foram consideradas pela comunidade científica. PRÉ-VESTIBULAR 03 ESTRUTURA ATÔMICA I 7 QUÍMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 03. (UNIFESP) Considere os modelos atômicos de Dalton, Thomson e Rutherford-Bohr e os fenômenos: I. Conservação de massa nas transformações químicas. II. Emissão de luz verde quando sais de cobre são aquecidos por uma chama. a) Quais desses modelos possuem partículas dotadas de carga elétrica? b) Identifique os modelos atômicos que permitem interpretar cada um dos fenômenos. 04. (UNICID - Medicina) Ao tratar da evolução das ideias sobre a natureza dos átomos, um professor, apresentou as seguintes informações e figuras: Desenvolvimento histórico das principais ideias sobre a estrutura atômica 400 a.C. Demócrito A matéria é indivisível e feita de átomos. 350 a.C. Aristóteles A matéria é constituída por 4 elementos: água, ar, terra, fogo. 1800 Dalton Todo e qualquer tipo de matéria é formada por partículas indivisíveis, chamadas átomos. 1900 Thomson Os átomos dos elementos consistem em um número de corpúsculos eletricamente negativos englobados em uma esfera uniformemente positiva. 1910 Rutherford O átomo é composto por um núcleo de carga elétrica positiva, equilibrado por elétrons (partículas negativas), que giram ao redor do núcleo, numa região denominada eletrosfera. 1913 Böhr A eletrosfera é dividida em órbitas circulares definidas; os elétrons só podem orbitar o núcleo em certas distâncias denominadas níveis. 1930 Schrödinger O elétron é uma partícula- onda que se movimenta ao redor do núcleo em uma nuvem. 1932 Chadwick O núcleo atômico é também integrado por partículas sem carga elétrica, chamadas nêutrons. a) Complete o quadro abaixo indicando o número do modelo que mais se aproxima das ideias de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. Dalton Thomson Rutherford Böhr b) Considere a situação: uma solução aquosa de cloreto de bário e outra de cloreto de estrôncio são borrifadas em direção a uma chama, uma por vez, produzindo uma chama de coloração verde e outra de coloração vermelha, respectivamente. Como e a partir de que momento histórico as ideias sobre estrutura atômica explicam o resultado da situação descrita? 05. (UFG) Observe o trecho da história em quadrinhos a seguir, no qual há a representação de um modelo atômico para o hidrogênio. Qual o modelo atômico escolhido pelo personagem no último quadrinho? Explique-o. GABARITO EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. D 02. E 03. C 04. E 05. B 06. A 07. C 08. D 09. A 10. C 11. A 12. C 13. B 14. B 15. D 16. D 17. D 18. C 19. C 20. A EXERCÍCIOS DE APROFUNDAMENTO 01. Isso acontece porque nos átomos dessas substâncias os elétrons excitados retornam a níveis energéticos inferiores, devolvendo energia absorvida sob forma de luz. 02. A ideia de átomo de Leucipo e Demócrito não havia embasamento científico, sendo uma ideia de átomo baseada em aspectos filosóficos. O modelo atômico de Dalton foi o primeiro a trazer embasamento empírico. 03. a) Os modelos que possuem partículas dotadas de carga elétrica são: Thomson (elétron) e Rutherford-Bohr (elétron e próton). b) I. O modelo atômico que, inicialmente, permite interpretar a conservação de massa nas transformações químicas é o modelo de Dalton (ocorre rearranjo atômico numa reação química). II. O modelo atômico que permite interpretar a emissão de luz verde quando sais de cobre são aquecidos por uma chama é o modelo de Böhr (mudança no nível de energia dos elétrons e ocorrência de “saltos” quânticos). PRÉ-VESTIBULAR8 QUÍMICA I 03 ESTRUTURA ATÔMICA I SISTEMA PRODÍGIO DE ENSINO 04. a) Observe o quadro a seguir: Dalton Thomson Rutherford Böhr VI II V I b) A partir de 1913 Niels Böhr, baseando-se no estudo do elemento químico hidrogênio, cria os seguintes postulados: 1º Um átomo é formado por um núcleo e por elétrons extranucleares, cujas interações elétricas seguem a lei de Coulomb. 2º Os elétrons se movem ao redor do núcleo em órbitas circulares. 3º Quando um elétron está em uma órbita ele não ganha e nem perde energia, dizemos que ele está em uma órbita discreta ou estacionária ou num estado estacionário. 4º Os elétrons só podem apresentar variações de energia quando saltam de uma órbita para outra. 5º Um átomo só pode ganhar ou perder energia em quantidades equivalentes a um múltiplo inteiro (quanta). O resultado da situação descrita no texto do enunciado pode ser explicado a partir do terceiro e do quarto postulado, ou seja, os elétrons absorvem energia e saltam de uma órbita para outra, ao voltarem para a sua órbita anterior liberam energia na forma de luz visível. Dependendo do elemento químico analisado, o comprimento de onda será diferente e consequentemente, a cor reconhecida no teste de chama também. 05. O modelo atômico apresentado é o modelo de Bohr. No modelo de Bohr, os elétrons giram em torno do núcleo, em níveis específicos de energia, chamados de camadas. No caso do modelo do átomo de hidrogênio apresentado, pode-se observar que a órbita não é elíptica, e o elétron gira em torno do núcleo, em uma região própria, ou em uma camada chamada de camada K. Aceita-se também a resposta como modelo de Rutherford-Bohr. ANOTAÇÕES
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