S4 - EF09CI - Organização dos elétrons nos átomos

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HABILIDADES CONTEMPLADAS NA ATIVIDADE
ANO ESCOLAR: 9º ANO
COMPONENTE CURRICULAR: CIÊNCIAS
UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): MATÉRIA E ENERGIA
❖HABILIDADE(S):
(EF09CI03) Identificar modelos que descrevem a estrutura da matéria (constituição do átomo e
composição de moléculas simples) e reconhecer sua evolução histórica.
Escola Municipal
Ano Escolar: 9° ano do EF Componente Curricular: Ciências
Professor(a):
Aluno (a):
Frutal, de de 2021 Período de aplicação: a
ORIENTAÇÕES PEDAGÓGICAS
Leia o texto e então reflita: Ao abordar os conceitos sobre átomos iremos perceber que a
quantidade de elétrons de um átomo pode variar. Quando um átomo perde ou ganha elétrons
ele deixa seu estado neutro e passa para um estado eletricamente carregado. Nesta atividade
irão entender que a formação de cátions se dá pela saída de elétrons dos átomos. Da mesma
maneira, a formação de ânions se dá pelo recebimento de elétrons. Lembrem-se que, os
elétrons têm carga negativa. Logo, se um átomo neutro perde um elétron, ele adquire carga
positiva.
Bons Estudos!!!
- Íons: ânions e cátions
Em um átomo neutro, o número de elétrons é igual ao de prótons, e suas cargas elétricas
têm o mesmo valor, apenas com sinais contrários. Portanto, em um átomo neutro a carga elétrica
total é zero.
Em certas situações, o átomo pode ganhar ou perder elétrons, deixando de ser neutro.
Nesse caso, passa a ser chamado íon.
Quando um átomo neutro ganha um elétron, ele fica com carga total negativa. O íon
formado é chamado ânion. Quando o átomo neutro perde um elétron, fica com carga total
positiva, já que passa a ter um próton a mais que o número total de elétrons. O íon formado é
chamado cátion.
Na figura acima, você pode ver que o átomo de lítio (cujo símbolo é Li) perdeu um elétron e
transformou-se em um cátion, que é representado por Li+. Veja também que o átomo de flúor
(cujo símbolo é F) ganhou um elétron e transformou-se em um ânion, que é representado por F−.
Os íons devem ser sempre representados pelo símbolo do elemento químico, acompanhado de
sua carga elétrica.
Número atômico e número de massa
Os átomos não são todos iguais. Os átomos que formam uma barra de ferro puro, por
exemplo, são diferentes daqueles que formam uma chapa de ouro puro, ou de alumínio. O gás
hidrogênio é outro exemplo de substância formada por um tipo de átomo diferente daquele que
forma o ferro, o ouro e o alumínio.
Mas o que os torna diferentes?
Há uma diferença entre esses átomos, que explica muitas de suas propriedades físicas e
químicas: o número de prótons.
O átomo de hidrogênio tem 1 próton; o átomo de ferro tem 26 prótons; o de alumínio tem
13 prótons.
O número de prótons é importante na identificação de um átomo. Esse número é chamado
de número atômico e é representado pela letra Z. Todos os átomos com o mesmo número
atômico, isto é, com o mesmo número de prótons, pertencem ao mesmo elemento químico e têm
propriedades químicas iguais. Por exemplo, todos os átomos que contêm 1 próton pertencem ao
elemento químico hidrogênio. E a mesma regra se aplica aos demais elementos químicos
existentes.
Em uma barra de ferro puro, por exemplo, todos os átomos que a compõem têm número
atômico 26 e apresentam as mesmas propriedades químicas.
A soma do número de prótons com o número de nêutrons de um átomo é chamada de
número de massa, que é representado pela letra A. Como o número atômico é representado
pela letra Z e o número de nêutrons pela letra N, pode-se escrever:
Um átomo de ferro (cujo símbolo é Fe), por exemplo, tem 26 prótons e 30 nêutrons.
Logo, o seu número de massa é 56.
A organização dos elétrons no átomo
No modelo de Rutherford e Bohr, os elétrons giram em torno do núcleo de um átomo em
diferentes órbitas. Essas órbitas têm raios diferentes, isto é, estão a distâncias variadas do
núcleo.
Um conjunto de órbitas que estão a uma mesma distância do núcleo é chamado
de camada eletrônica ou nível de energia.
Observe o quadro da figura abaixo onde as camadas eletrônicas são identificadas pelas letras K,
L, M, N, O, P, Q. A primeira camada, a camada K, é a mais próxima do núcleo do átomo. A
camada Q é a mais distante.
Uma camada eletrônica pode ter mais de um elétron, mas existe um número máximo de
elétrons que cada uma delas é capaz de suportar.
O hélio tem 2 elétrons e, por essa razão, tem apenas a camada K preenchida. Já o lítio,
que tem 3 elétrons, tem duas camadas eletrônicas com elétrons: a K e a L. Quanto maior o
número de elétrons do átomo, mais camadas eletrônicas preenchidas ele terá.
A distribuição dos elétrons nas diversas camadas obedece a algumas regras. Uma dessas
regras é que os elétrons devem ocupar primeiro a camada eletrônica mais próxima do núcleo.
Depois que essa camada estiver preenchida, os elétrons excedentes passam a ocupar a camada
seguinte, e assim
sucessivamente.
Agora vamos organizar os elétrons de um átomo com um número maior de elétrons.
Usaremos como exemplo o césio (Cs), com número atômico 55 (Z=55). Nas primeiras três
camadas, a distribuição é a seguinte:
K: 2 elétrons; L: 8 elétrons; M: 18 elétrons
Vamos ver como os elétrons restantes são distribuídos nas camadas seguintes. O primeiro
impulso nos levaria a pôr 27 elétrons na camada N, que comporta até 32. No entanto, como esse
caso ela acabaria sendo a última camada, não poderia ter mais do que 8 elétrons.
Por isso utilizamos mais camadas. A camada N deixa de ser a última e fica com 18, que é
a quantidade mais próxima de 32, entre as quantidades máximas de todas as camadas.
Ficam faltando ainda 9 elétrons para distribuir. Eles não podem ficar todos na camada O,
pois ela seria a última, e, segundo a regra, a última camada pode ter no máximo 8 elétrons.
Então, a camada O fica com 8 elétrons e 1 elétron fica na camada P.
Veja como fica a distribuição de elétrons do césio:
K: 2 elétrons; L: 8 elétrons; M: 18 elétrons
N: 18 elétrons; O: 8 elétrons; P: 1 elétron
Obs.: Essas regras de distribuição não valem para todos os tipos de átomos.
Referência física de consulta: Livro didático adotado para a série (Gewandsznajder, Fernando Teláris ciências, 9º
ano: ensino fundamental, anos finais / Fernando Gewandsznajder, Helena Pacca. - 3. ed. São Paulo: Ática, 2018) –
Cap. 06 – Átomos e elementos químicos – pag. 112
Questões
1. (EF09CI03) – O número atômico de um elemento e 83 (Z=83) e seu número de massa e 209
(A=209). Quantos elétrons (E), prótons (P) e nêutrons (N) possui um átomo neutro desse
elemento?
a) E=292; P=83 e N=126
b) E=83; P=83 e N=126
c) E=83; P=292 e N=126
d) E=126; P=83 e N=292
2. (EF09CI03) – Qual é o número atômico e o número de massa de um átomo com 53 prótons, 53
elétrons e 74 nêutrons?
a) 53. b) 74. c) 127. d) 106.
3. (EF09CI03) – Qual é a carga elétrica de um íon com 13 prótons, 10 elétrons e 15 nêutrons?
a) Positiva. b) Negativa. c) Nula. d) Não se determina.
4. (EF09CI03) – Usando o modelo de Bohr, distribua em camadas os elétrons dos átomos com os
seguintes números atômicos(Z): 28, 62, 107 conforme o modelo do átomo de número atômico 15
(Z=15) já representado na tabela abaixo.
Números
Atômicos
Camadas eletrônicas
K L M N O P Q
15 02 08 05
28
62
107