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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 1 Aula 00 - Atomística Entender a constituição química dos átomos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 2 SUMÁRIO 1. BREVE HISTÓRIA DA QUÍMICA 4 2. MODELOS ATÔMICOS 8 Modelo Atômico de Dalton. 8 Modelo Atômico de Thomson. 11 Modelo Atômico de Rutherford. 15 Modelo Atômico de Rutherford-Bohr ou Bohr. 22 Fluorescência, Fosforescência e Quimiluminescência 28 3. PARTÍCULAS SUBATÔMICAS 34 Características das partículas subatômicas 34 Semelhanças Atômicas 41 4. DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA 45 Distribuição Eletrônica Em Subníveis De Energia. 45 Distribuição Eletrônica Em Orbitais. 52 Números Quânticos. 55 5. QUESTÕES FUNDAMENTAIS 58 6. JÁ CAIU NOS PRINCIPAIS VESTIBULARES 59 Modelos Atômicos 59 Partículas Subatômicas 68 Distribuição Eletrônica 73 Números Quânticos 76 7. GABARITO SEM COMENTÁRIOS 79 8. RESOLUÇÕES DAS QUESTÕES FUNDAMENTAIS 79 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 3 9. QUESTÕES RESOLVIDAS E COMENTADAS 80 10. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 110 11. REFERÊNCIAS 110 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 4 1. Breve História da Química Antes mesmo de existir a Química, a ciência do estudo empírico sobre a matéria e suas transformações, já existia o processo investigativo sobre as composições e transformações da matéria. Os primeiros registros históricos dessa investigação são dos filósofos pré-Socráticos. A Terra está parada em relação ao sol ou se movimenta ao redor dele? Como seria uma argumentação filosófica dos pré-Socráticos sobre esse tema? Eles não embasavam a argumentação na comprovação experimental ou matemática, mas sim na reflexão e na analogia. Alguns filósofos responderiam: - A Terra não pode estar se movimentando porque os pássaros não conseguiriam guiar seus voos; - Se a Terra se movimenta o tempo todo, então não deveria parar de ventar; - Se a Terra faz curva em seu movimento, deveríamos ser, continuamente, empurrados para fora do planeta. Esses são alguns exemplos das analogias das reflexões daquela época, os quais não possuem os fundamentos científicos atuais: experimentação, elaboração de hipóteses, criação de regras ou leis, elaboração de teoria e construção de modelos. A partir do desenvolvimento de novas tecnologias, novas observações foram feitas, o que levou a concluir que a Terra se movimenta ao redor do sol. Os filósofos pré-Socráticos são classificados em dois blocos: teoria atomística e teoria dos elementos. A teoria atomística acreditava que a matéria era formada de pequenos corpos indivisíveis denominado átomos (do grego, a:não e tomo: divisível, portanto átomo: não divisível). Segundo ela, os átomos apresentavam cor, tamanho e formatos diferentes. Por exemplo, uma corrente de ferro deve ser formada de átomos com formato de foice que se entrelaçam entre si, enquanto a água líquida deve ser formada de átomos com formato esférico que deslizam uma sobre as outras. Acreditavam, também, que a matéria é formada de corpo cheio e corpo vazio, ou seja, era formada de átomo e espaço vazio. Os principais difusores da teoria atomística eram Demócrito e Leucipo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 5 A teoria dos elementos buscava o princípio formador de todas as coisas. Alguns filósofos acreditavam em um elemento primordial, enquanto alguns acreditavam em mais de um elemento. O elemento que os filósofos buscavam pode ser entendido como um princípio de todas as coisas, e não como elemento químico – tipo de átomo. Portanto, eles buscavam lógicas que pudessem explicar todas as transformações observadas. Aristóteles revolucionou a concepção da teoria dos elementos, pois ele conseguiu argumentar sobre a transformações entre os próprios elementos. O elemento água poderia se tornar o elemento fogo que, por sua vez, poderia se tornar o elemento ar e assim por diante. Todos os elementos estavam mergulhados no princípio da existência ou quintessência chamado éter. Filósofos pré-Socráticos Teoria dos Elementos Tales de Mileto Água Anaxímenes Ar Heráclito de Éfeso Fogo Empédocles Ar, água, fogo e terra Aristóteles Ar, água, fogo, terra e éter. Teoria Atomística Demócrito e Leucipo Átomo t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 6 Figura 1 - Transformação dos elementos por Aristóteles [Fonte: Shutterstock - adaptado]. A alquimia é um período muito importante para a construção da Química como Ciência. Não se sabe ao certo a idade de início e fim desse período, estima- se que durou entre os séculos III a.C. e XV. Os alquimistas seguiam as concepções da teoria dos elementos. Acreditavam que os metais proviam de outros astros: o ouro veio do Sol, a prata da Lua, o ferro de Marte e o cobre de Vênus. Os alquimistas foram responsáveis por desenvolver inúmeras técnicas, substâncias e utensílios utilizados até hoje, tais como a destilação, a centrifugação, a decantação, a filtração, o ácido nítrico, o ácido sulfúrico, o hidróxido de sódio, o cloreto de sódio, o sabão, o bico de Bunsen, etc. Os alquimistas procuravam, incessantemente, dois materiais: o elixir da longa vida e a pedra filosofal. O elixir da longa vida é um remédio milagroso que cura todas as enfermidades, enquanto que a pedra filosofal é um material capaz de transmutar metais em ouro. Dentro do período da alquimia existiu uma teoria interessante chamada teoria do flogisto ou flogístico desenvolvida pelo químico e médico alemão George Ernest Stahl (1660-1734). Figura 2 – vidraria. [Fonte: Freeimages]. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 7 Essa teoria explicava o princípio da combustibilidade das substâncias. Segundo ela, a presença de flogisto em algum material é critério exclusivo para torná-lo combustível. A calcinação, queima, de metais é de fundamental importância para o entendimento dessa teoria. A massa de uma palha de aço queimada é maior que a massa da palha de aço antes da reação. Stahl explicava que a massa do material obtido após a transformação é maior, porque houve liberação do flogisto. Quanto mais flogisto um metal conseguir liberar, maior será a sua massa, pois o flogisto é o princípio do fogo e atribui leveza ao material. A reação de calcinação de um metal é representada por Stahl por: A cal não sofre queima porque já aconteceu toda a liberação de flogisto. O flogisto apresenta peso negativo, o que contribui para o aumento de massa da cal. O termo cal é, atualmente, substituído por óxido. Desde 1669, quando o termo flogisto surgiu pela primeira vez por Becher, muitos pesquisadores tentavam refutar ou isolar esse princípio. Destaca-se o trabalho do químico Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) que conseguiu refutar essa teoria. Lavoisier é considerado o pai da Química moderna devido aos seus estudos sistemáticos com utilização de balanças. O principal trabalho de Lavoisier foi a lei da conservação das massas ou Lei de Lavoisier. Lavoisier, ao repetir o experimento de descoberta do gás oxigênio elaborada por Joseph Priestley, percebeu que a massa do sistema fechado se conservava durante a reação de calcinação do mercúrio. Portanto, a teoria do flogisto foi anulada. O mistério do aumento da massa da calcinação dos metais tinha sido revelado. A soma das massas do metal e do oxigênio é igual a massa do óxido formado. Mais detalhes sobre a lei da conservação da massa serão apresentados na aula de leis ponderais. A Metal 'cal' flogisto Metal Oxigênio Óxido t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES– ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 8 partir da elaboração da lei de Lavoisier e estudos de outros cientistas da época, surge o livro escrito por Lavoisier intitulado Tratado Elementar da Química. Esse livro apresenta classificações e nomenclaturas de compostos químicos. Anteriormente a Lavoisier, Robert Boyle já publicava suas intervenções contra as ideias alquimistas, como em seu livro O Químico Cético: "marinheiros da frota de Társis de Salomão, que trouxeram para casa... não somente ouro, prata e marfim, mas também pavões e macacos", e que qualquer uma de suas teorias "são como as penas de pavão... muito coloridas, mas não são sólidas ou úteis, ou, como macacos, que possuem uma aparência racional, mas que é manchada por alguma bobagem ou outra que os fazem parecer ridículos". Portanto, os trabalhos elaborados, principalmente por Boyle e por Lavoisier, fundamentaram a ciência empírica experimental Química, que apresenta como pareceres obrigatórios: experimentação, elaboração de teoria, criação de leis e regras e construção de modelos. 2. Modelos Atômicos A seguir serão apresentados os principais modelos atômicos exigidos nos vestibulares. Para cada modelo atômico elaborado, existiram descobertas anteriores que ajudaram em sua construção. Portanto, antes de cada modelo atômico, iremos apresentar a seção ‘premissa’ que embasa o modelo elaborado. Modelo Atômico de Dalton. Premissa: Figura 3 - Tratado Elementar da Química. Livro escrito por Lavoisier e considerado a primeira obra de química. [Fonte: Wikipedia t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 9 - Leis Ponderais: série de leis que provam, em uma reação química, a conservação das massas e a existência da proporção mínima, em massa, entre as substâncias participantes. Modelo atômico de Dalton: Entre 1803 e 1808, o químico, meteorologista e físico inglês John Dalton (6 de setembro de 1766 – 27 de julho de 1844) elaborou uma teoria atômica que pudesse estar de acordo com as leis ponderais descobertas. Postulados da Teoria atômica de Dalton Dalton conhecia cerca de 50 elementos químicos, aos quais representou por símbolos. A simbologia dos elementos químicos que usamos atualmente deriva do latim e foi desenvolvida por Berzelius somente em 1810. A matéria é formada por partículas indivisíveis e indestrutíveis denominadas átomos. Átomos de um mesmo elemento químico apresentam mesma massa, tamanho e forma. A combinação de átomos iguais formam substâncias simples, e a combinação de átomos diferentes formam substâncias compostas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 10 Figura 4 - Legenda dos elementos químicos criado por Dalton. Perceba que alguns materiais que hoje são substâncias para Dalton eram átomos, por exemplo soda (hidróxido de sódio) e cal (“lime” que é óxido de cálcio) [Fonte: Wikipedia]. O modelo atômico de Dalton ficou conhecido como bola de bilhar. Em 1826, o modelo atômico de Dalton foi reconhecido pelo rei da Inglaterra, entregando-lhe a Medalha Real. Figura 6 - Assinatura de John Dalton [fonte: Wikipedia]. Peso atômico é o mesmo que massa atômica? Em 1804, John Dalton atribui aos elementos químicos uma qualidade que ele denominou de “peso atômico”. Naquela época surgiram várias ideias em relação a quantização da massa dos átomos, ora chamado de peso atômico e ora chamado de peso equivalente. A utilização desses dois termos era confuso até para os químicos da época. Em 1860, no congresso de Karlsruhe na Alemanha foi discutido sobre a necessidade de uniformizar o termo peso atômico ou peso equivalente. Stanislao Cannizzaro apresentou uma definição clara sobre peso atômico e, a partir daquele momento, muitos químicos preferiram utilizar esse termo. Átomo: - indivisível - esférico - maciço Figura 5 - modelo atômico de Dalton: bola de bilhar [Fonte: shutterstock]. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 11 Atualmente, sabe-se o termo peso não é o mesmo que massa. O peso de um objeto leva em consideração a massa do objeto e a aceleração da gravidade que ele está submetido. Portanto, ao estudar o modelo atômico de Dalton e ler ‘peso’ entenda que, atualmente, devemos substituir por massa. Atualmente: Modelo Atômico de Thomson. Premissa: - Tales de Mileto percebeu, em VI a.C., que uma pena sofria atração por âmbar, quando esta era previamente esfregada com lã. - Du Fay, em 1733, classificou os materiais em dois grupos: corpos condutores de eletricidade e corpos isolantes. - Benjamin Franklin, em 1746, rotulou em positivo e negativo os corpos que se atraem ou repelem. - Luigi Galvani, em 1786, elaborou a teoria da eletricidade animal, a qual somente os seres vivos eram capazes de produzir eletricidade. - Alessandro Volta, em 1799, produziu uma pilha de discos de zincos e cobres, separados por feltros embebidos com solução aquosa salina, capaz de produzir eletricidade. PESO • É uma grandeza vetorial, que apresenta intensidade, direção e sentido. • peso (P) = massa (m) x aceleração de gravidade (g) • Unidade mais utilizada: Newton (N) MASSA • É uma grandeza escalar positiva. • Unidades: quilograma (kg), grama (g), libra (lb) etc. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 12 Figura 7 - pilha construída por Volta em exposição no Templo Voltiano, na cidade de Como na Itália [fonte: Wikipedia]. - Oersted, em 1820, descobriu o eletromagnetismo através de uma corrente elétrica em uma agulha. Modelo atômico de Thomson: - William Crookes, em 1856, elaborou um equipamento denominado ampola de Crookes ou tubo de raios catódicos que emitia descargas elétricas em ampolas de vidro contendo gases à baixa pressão, 0,01 atm. Ao ligar o equipamento à uma elevada voltagem, cerca de 10000 V, observa-se um raio luminoso saindo do polo negativo (cátodo) em direção ao polo positivo (ânodo). Por isso, esse feixe luminoso foi denominado raios catódicos. O feixe luminoso apresenta cor distinta para t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 13 cada gás. A partir desse experimento, Crookes elaborou novos experimentos, obtendo novas conclusões. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 14 Esses raios catódicos saem de uma placa metálica e entram em outra. Portanto, sem conseguir enxergar alguma partícula, afirma-se: O átomo é divisível em partículas, que possuem carga negativa. A partir das contribuições de Crookes, Joseph John Thomson (18 de dezembro de 1856 – 30 de agosto de 1940) elaborou um modelo de átomo que unisse todas as novas concepções da eletricidade. Modelo atômico de Thomson Em 1897, ao perceber que a propriedades dos raios catódicos se aplicava para todos os gases testados, Thomson nomeou os raios catódicos de elétrons e elaborou um modelo atômico denominado pudim com ameixas (também denominado pudim com passas ou pudim de passas). Nesse modelo, os elétrons estão mergulhados em um fluido de carga positiva. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 15 Figura 8 - Pudim com passas [fonte: Shutterstock - adaptado]. A partir do modelo atômico pudim com passas, é possível explicar os fenômenos elétricos tais como eletricidade, eletrização por fricção, formação de íons, etc. Em 1906, Thomson recebe o prêmio Nobel de Física pela descoberta dos elétrons e em 1940 foi enterrado em Abadia de Westminster, perto de Isaac Newton. Figura 9 - Assinatura de Thomson [fonte: Wikipedia]. Originalmente, o nome do modelo atômico elaborado por Thomson foi plum pudding, cuja tradução em português é pudim comameixas. Ainda é um mistério do porquê a tradução em português mais encontrada é pudim de passas. Dois equívocos em uma só tradução: ‘passas’ e ‘de’. Pudim de passas, certamente, é diferente de pudim com passas. Analogamente, pudim de limão e pudim com limão são mais fáceis de serem imaginados; pudim com limão é um pudim de massa qualquer em que foi colocado um pouco de limão, enquanto o pudim de limão apresenta limão em toda sua constituição. Nessa aula, com todo respeito à Thomson, iremos adotar o nome de seu modelo atômico por modelo pudim com passa em virtude de sua maior utilização nas provas de vestibulares. Désolé, Thomson! *Desculpe, Thomson! [em francês] Modelo Atômico de Rutherford. Premissas - Goldstein, em 1886, adaptou o tubo de raios catódicos fazendo canais (buracos) na placa metálica do catodo. Ele percebeu que, por esses buracos, passavam raios positivos que se propagavam em direção oposta aos raios catódicos, por isso foram denominados de raios anódicos ou raios canais ou raios positivos. Curiosamente, essa descoberta aconteceu quase 10 anos antes da proposta do modelo atômico por Thomson. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 16 - Röentgen, em 1895, observou que a parte externa do tubo de raios catódicos emitia radiações que conseguiam sensibilizar (manchar) chapas fotográficas. Porém, Röentgen não conseguira identificar que tipo de radiação era aquela, o que levou a chamar de raios X. Em 1901, Röentgen foi agraciado com o prêmio Nobel de física e, em 2004, com o nome do elemento químico roentgênio (número atômico 111), descoberto pela equipe internacional liderada por Peter Armbruster e Sigurd Hofmann. Posteriormente a descoberta da radiação, cientistas perceberam que a exposição aos raios-X causava vermelhidão na pele, úlceras e necrose, em casos mais graves. Figura 10 - Imagem do raio-X da mão de Anna Bertha Ludwig, esposa de Röentgen, tirada em 22 de dezembro de 1895 [Fonte: Wikipedia]. - Becquerel, em 1896, percebeu que o sal duplo de urânio, na ausência de luz solar ou aquecimento, sensibilizava um filme fotográfico. - Marie Curie e Pierre Curie, em 1898, descobriram novos elementos químicos que emitiam radiações: polônio e rádio. Marie descobriu que as radiações emitidas pelos elementos independiam de estado físico, de temperatura, de pressão e da natureza das ligações, ou seja, era uma propriedade do próprio átomo. Esse fenômeno foi, por ela, chamado de radioatividade. Marie Curie foi a primeira mulher a ser admitida como professora na Universidade de Paris e a primeira pessoa e única mulher a receber dois prêmios Nobel: Nobel de Física em 1903 e Nobel de Química em 1911. - Rutherford e Kaufmann, em 1898, realizaram um experimento que identificava três tipos de emissões radioativas. Essas radiações emitidas por uma amostra radioativa propagavam-se pelo espaço entre uma placa positiva e uma negativa. Analogamente: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 17 Figura 11 - a radiação alfa é atraída pela placa negativa, a radiação beta é atraída pela placa positiva e a radiação gama não sofre interferência pelas placas [fonte: Shutterstock]. Esse experimento prova que o átomo é divisível em partículas positivas e negativas e fundamenta Rutherford para a elaboração de seu modelo atômico. Modelo atômico de Rutherford. Em 1906, o neozelandês Ernest Rutherford (30 de agosto de 1871 – 19 de outubro de 1937) realizou o seu famoso experimento: bombardeamento da lâmina de ouro. Ele colocou uma amostra de polônio, emissor de partículas alfa, em um pequeno orifício de bloco de chumbo, capaz de deixar a radiação sair, somente, pelo orifício. As partículas alfas emitidas pelo polônio são direcionadas para uma finíssima placa de ouro de 0,1 μm ou 0,00001 cm de profundidade. Atrás da placa de ouro, um anteparo de sulfeto de zinco (ZnS) que é fluorescente quando em contato com a radiação. Radiação alfa • Partícula de massa elevada e carga positiva. Radiação beta • Partícula de pequena massa e carga negativa. Radiação gama •Onda eletromagnética (energia) e não possui carga e nem massa. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 18 Figura 12 - Ilustração do experimento do bombardeamento da lâmina de ouro realizado por Rutherford [Fonte: Shutterstock - editado]. Imagem Observação Conclusão A A maior parte das partículas alfa atravessa, sem desvio, a lâmina de ouro. A maior parte do átomo é vazio. B Uma pequena quantidade de partículas alfa atravessa, com desvio, a lâmina de ouro. Existe uma pequena região positiva. C Uma pequeníssima quantidade de partículas alfa não atravessa a lâmina de ouro, uma a cada oito mil. Existe uma pequena região densa. O modelo atômico vigente na época era o pudim com passas, porém esse experimento não conseguiria ser explicado por esse modelo. O comportamento previsto para o átomo, utilizando o modelo de Thomson, indica que o átomo, por ser formado por um fluido positivo mais elétrons, deveria ser atravessado por todas as partículas alfa. Para o modelo de Thomson, não seria possível a reflexão das partículas observadas. Portanto, esse modelo estava errado. Rutherford disse: “Foi o acontecimento mais incrível de minha vida. Era quase tão incrível quanto atirar uma granada de quinze polegadas contra uma folha de papel de seda e a granada voltar e nos atingir.” t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 19 Rutherford sabia que enquanto 1 partícula sofria deflexão pelo núcleo, as 7999 outras partículas atravessavam como se não existisse nada na frente. Portanto, em 1911, Rutherford elaborou um modelo em que o átomo é dividido em duas partes: núcleo e eletrosfera. Em que o núcleo, cerca de 10 mil a 100 mil vezes menor que o átomo, concentra, praticamente, toda a massa do átomo. A eletrosfera consiste da maior parte do átomo, onde se encontram os elétrons. A interpretação comparativa do experimento do bombardeamento da lâmina de ouro aplicado aos modelos atômicos de Thomson e Rutherford são apresentados por: Figura 13 - Interpretação do experimento do bombardeamento da lâmina de ouro por partículas alfa segundo os modelos de Thomson e Rutherford [fonte: wikipedia]. Somente o modelo de átomo descontínuo de Rutherford seria capaz de explicar as três observações das partículas alfa no experimento: o atravessar sem desvio, o atravessar com desvio e a deflexão. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 20 Figura 14 - interpretação do experimento do bombardeamento da lâmina de ouro pelo modelo atômico de Rutherford [fonte: Shutterstock]. O modelo atômico elaborado por Rutherford foi denominado sistema planetário, sendo dividido em duas partes: núcleo e eletrosfera. - Núcleo: formado por próton(s). - Eletrosfera: formado por elétron(s). Figura 15 - modelo atômico de Rutherford [fonte: shutterstock - adaptado]. O modelo sistema planetário é capaz de explicar tudo que os modelos anteriores (Dalton e Thomson) explicavam mais os baseamentos e as aplicações da radioatividade. Porém, Rutherford ao elaborar seu modelo já previa a existência de dois problemas segundo a física clássica: 1º problema – repulsão dos prótons no núcleo do átomo. Como as partículas positivas se repelem, logo os prótons iriam se repelir e desintegrar o núcleo atômico. Rutherford previa a solução para esse problema e imaginava que no núcleo deveriam existir partícula sem carga, que seriam responsáveis por apaziguar a repulsão entre os prótons. Essa hipótese foi confirmada, em 1932, por seu aluno James Chadwick. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA21 2º problema – movimento espiralado dos elétrons. Segundo a física clássica, toda partícula elétrica em movimento circular gera um campo magnético, ou seja, uma partícula elétrica converte energia cinética em onda eletromagnética. Portanto, o movimento cinético do elétron sofreria decréscimo até a colisão com o núcleo. Para esse problema, nem Rutherford e nenhum cientista da época (Nernst, Planck, Marie Curie, Poincaré, Einstein, de Broglie, etc.) conseguiram encontrar uma explicação ou elaborar um outro modelo. Figura 16 - Conferência de Solvay em 1911 - tema: teoria da radiação e dos quanta [fonte: wikipedia]. 1. Walther Nernst 2. Robert Goldschmidt 3. Max Planck 4. Marcel Brillouin 5. Heinrich Rubens 6. Ernest Solvay 7. Arnold Sommerfeld 8. Hendrik Lorentz (presidente) 9. Frederick Lindemann 10. Maurice de Broglie 11. Martin Knudsen 12. Emil Warburg 13. Jean Baptiste Perrin 14. Friedrich Hasenöhrl 15. Georges Hostelet 16. Edouard Herzen Figura 17 - identificação dos cientistas presentes na conferência de Solvay em 1911 [fonte: Wikipedia]. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 22 17. James Hopwood Jeans 18. Wilhelm Wien 19. Ernest Rutherford 20. Marie Curie 21. Henri Poincaré 22. Heike Kamerlingh Onnes 23. Albert Einstein 24. Paul Langevin Ernest Rutherford recebeu o prêmio Nobel de Química em 1908, antes de seus estudos sobre modelo atômico, por suas contribuições sobre os estudos das desintegrações dos elementos e a química das substâncias radioativas. Além de outros 8 prêmios, o pai da física nuclear recebeu a homenagem do emprego de seu nome no elemento químico rutherfórdio (Z=104), em 1964, pelo grupo soviético Instituto Nuclear de Dubna. Modelo Atômico de Rutherford-Bohr ou Bohr. Premissas - Isaac Newton, no início do século XVII, ao observar a luz solar atravessar um prisma, concluiu que a luz é um espectro contínuo, pois a separação entre as cores de um arco-íris é imperceptível. - Bunsen, em 1855, percebeu que uma sustância, quando exposta a chamas, emite luz característica de espectro descontínuo. Cada elemento químico apresenta um espectro descontínuo como uma impressão digital. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 23 Figura 18 - Espectros do sol e vários elementos químicos [Fonte: Shutterstock]. A luz solar apresenta espectro contínuo, enquanto os elementos emitem raias espectrais, que compõem um espectro descontínuo. O somatório de todos os feixes emitidos por um elemento, ao entrar em contato com nossos olhos, são observados por uma cor majoritária. A luz emitida pelo lítio apresenta coloração vermelha, enquanto a luz emitida pelo bário é amarela. Figura 19 - Teste da chama [fonte: Shutterstock - adaptado]. Por que um objeto possui aquela cor? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 24 Por que enxergamos a cor do batom da figura ao lado sendo rosa? Será que ele tem átomos ou moléculas rosas? Não! Átomos e moléculas não possuem cor. Para os objetos que não emitem luz, o que acontece é que todo material tem um espectro de absorção. A luz incidida sobre essa pessoa é branca, que corresponde ao somatório de todas as cores. Essa luz branca é parcialmente absorvida pelos componentes do batom. Vemos esse batom rosa por que o somatório das cores que ele não absorve é rosa, ou seja, o espectro verde, azul, amarelo foi todo absorvido, enquanto as nuances de vermelho e rosa foram refletidas. Figura 20 - batom rosa [fonte: unsplash]. Se expuséssemos a pessoa do batom rosa à uma luz monocromática (luz só de cor única) de coloração verde, veríamos o batom de cor preta. Porque o espectro do verde seria absorvido. Quando todas as cores expostas são absorvidas, observamos um objeto de cor preta, porém ao absorver objetos de cor branca é porque nenhuma cor foi capturada. Se a pessoa fosse iluminada por uma lâmpada de luz monocromática rosa, continuaríamos enxergando o batom de cor rosa. Para o gás hidrogênio, temos os dois espectros seguintes: O espectro de absorção do gás hidrogênio vemos todas as cores que essa substância consegue absorver do espectro visível, enquanto o espectro de emissão vemos todas as cores que ele não absorve, logo emite ou reflete. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 25 - Planck, em 1900, descobriu que a energia é descontínua, determinada por pacotes de energia denominados quantum. Cada quantum equivale a uma quantidade de energia, que é proporcional à frequência. 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑙𝑢𝑧 (𝑐) = 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎 (𝜆) ∙ 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑓) 𝑐 = 𝜆 ∙ 𝑓 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 (𝐸) = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑐𝑘(ℎ) ∙ 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑓) 𝐸 = ℎ ∙ 𝑓 - Chadwick, em 1932, observou as partículas que eram emitidas por átomos e não eram desviadas por campos elétricos, sendo denominadas de nêutrons. Modelo atômico de Rutherford-Bohr ou Bohr. O físico dinamarquês Niels Bohr (7 de outubro de 1885 – 18 de novembro de 1962), aluno de Rutherford, relacionou a energia de absorção e emissão dos elementos à energia dos elétrons. A partir do modelo de Rutherford, Bohr propôs algumas alterações, por isso esse modelo por ser conhecido de duas formas: modelo atômico de Rutherford-Bohr ou modelo atômico de Bohr. Os postulados de Bohr são: O átomo é divido em órbitas circulares. Cada órbita circular apresenta um valor de energia constante caracterizando uma camada eletrônica ou nível de energia. O elétron assume o valor de energia da camada eletrônica que ocupa, portanto assume o estado estacionário. Um elétron ao absorver energia, necessariamente, muda para uma camada mais externa, que apresenta maior energia. Essa transição é chamada de salto quântico e define o estado excitado. Quando um elétron retorna para uma camada mais interna (de menor energia), é liberado uma onda eletromagnética referente a diferença de energia entre as camadas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 26 Figura 21 - Salto quântico de um elétron [fonte: Shutterstock]. Como funciona o filtro solar? Bronzeamento ou queimadura? A radiação solar ultravioleta é dividida em três segmentos UVA, UVB e UVC, sendo que somente a UVA e UVB atravessam a camada de ozônio. Essas radiações são energias que quando absorvidas pela célula humana podem formar células cancerígenas. O mecanismo de proteção do nosso corpo é a síntese, dentre outros compostos, da melanina. A melanina tem a função de Figura 22 - exposição solar [fonte: unsplash]. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 27 absorver as radiações ultravioletas que chegam a pele, protegendo as demais células. Um indivíduo exposto ao sol pode apresentar uma quantidade em excesso de radiação, sendo necessário a ação de um filtro solar. O filtro solar, assim como a melanina, absorve o UVA e UVB. Um dos componentes utilizados nos filtros solares é a benzofenona (C13H10O), cuja presença de duplas conjugadas (ligações duplas separadas por uma ligação simples) é um dos critérios imprescindíveis na absorção do UV. C13H10O Um indício de descuido na proteção solar é a vermelhidão que a pele pode apresentar após a exposição solar. Bronzeamento é diferente de queimadura. Tons vermelhos indicam queimadura, e não bronzeamento. Os filtros solares são vendidos de acordo com os valores de FPS, sendo os mais vendidos os FPS 30 e 50. O que significa esse valor? O FPS 30 significa que o filtro solar aumenta o tempo de exposição solar em 30 vezes. Por exemplo, um indivíduo, sem filtro solar,demora 30 minutos para aparecer os primeiros tons avermelhados de queimadura. Porém, ao utilizar o FPS 30, ele se protege da exposição solar por 900 minutos (30 x 30 = 900 minutos = 15 horas). Você deve estar achando um absurdo esse valor. Esse valor de 900 minutos é desconsiderando a absorção e eliminação do filtro solar em sua pele. Utilizar um filtro solar, exposto ao sol, Figura 23 - Filtro solar FPS 15 [fonte: pixabay]. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 28 dentro do carro com o ar condicionado ligado é diferente de utilizar o filtro solar jogando futebol na praia, porque o seu corpo absorverá e eliminará essas substâncias em taxas diferentes. Com aumento de 180 mil casos por ano, 33 % de todos os diagnósticos de câncer são de câncer de pele, segundo o INCA (Instituto Nacional do Câncer). Fique atento às mudanças de cor, de formato, de tamanho ou até mesmo sangramento de pinta ou sinal. Os lugares mais comuns são nas pernas de mulheres, tronco de homens e pescoço e rosto de ambos os sexos. Portanto, consulte um dermatologista para que ele(a) avalie o fator de proteção solar adequado ao tempo de exposição solar e você possa ficar precavido do câncer de pele, o maior índice de câncer do mundo. Fluorescência, Fosforescência e Quimiluminescência Um dos temas capazes de cair no ENEM com esse capítulo é a habilidade de aplicar os conhecimentos científicos ao entendimento de algum fenômeno do cotidiano. O que esses assuntos têm em comum? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 29 Todos os comportamentos luminosos acima são explicados pelas transições eletrônicas dos elétrons em átomo ou íon. Esse comportamento luminoso foi, devidamente, explicado a partir do modelo atômico de Bohr. A seguir seguem as explicações para os fenômenos observados: Fenômeno Explicação Fogos de artifício Fluorescência A explosão de um fogo de artifício é provocada pela queima da pólvora que é formada, majoritariamente, por enxofre, nitrato de potássio e carbono. A reação de combustão da pólvora é exotérmica e libera energia. Misturado com a pólvora encontram-se sais como sódio, lítio, magnésio, cálcio e cobre. Os elétrons de um cátion metálico presente no fogo de artifício absorvem energia e saltam para camadas mais externas (ou mais energéticas). Quando esses elétrons retornam para camadas menos energéticas, eles liberam energia, que, no caso, correspondem ao espectro do visível. Uma vez que a energia liberada pela reação é cessada, os elétrons não migram mais Fogos de Artifício Lâmpada fluorescente Figurinha que brilha no escuro Pulseira de 'neon' t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 30 e a energia luminosa também é cessada. Por isso a luz do fogo de artifício se apaga. Lâmpada fluorescente Fluorescência Os terminais de uma lâmpada sofrem aquecimento devido à passagem da corrente elétrica. Esses terminais são filamentos de tungstênio, que libera energia infravermelha (calor). A liberação de calor é absorvida por outros componentes da lâmpada que podem ser argônio, vapor de mercúrio, sódio, óxido sólido do revestimento da lâmpada etc. Os elétrons desses outros componentes absorvem energia e realizam o salto quântico. Após o salto quântico, ocorre o retorno dos elétrons para as camadas mais interna e, assim, há liberação de energia luminosa. Ao desligar a lâmpada, o filamento de tungstênio não é mais aquecido e, assim, cessa o salto quântico e emissão de energia luminosa. Figurinha que brilha no escuro Fosforescência Quando uma figurinha que brilha no escuro é exposta a luz, os elétrons presentes no material saltam para camadas mais energéticas. Quando se apaga a luz, percebe-se que a luz continua, ou seja, quando cessada a luz, o fenômeno não é imediatamente interrompido. Os elétrons, além de migrar para níveis mais energéticos, mudam o spin (sentido de rotação do elétron). Portanto, para retornar à camada inicial, o elétron necessita emitir a energia da alteração da camada mais a energia da alteração do spin. A emissão desses energia é o que provoca a observação mais contínua e duradoura dos objetos que brilham no escuro. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 31 Pulseira de ‘neon’ Quimiluminescência Pulseira de neon, que não tem neônio, vagalumes e luminol utilizado para análises forenses realizam o mesmo procedimento. Nesses materiais ocorre uma reação exotérmica (libera energia) e os elétrons de alguns componentes da misturam receberão essa energia proveniente da reação e realizam o salto quântico. Quando esses elétrons retornam do salto quântico, eles liberam energia luminosa. A emissão de energia contínua enquanto houver a reação química no material. Assim que acabarem os reagentes, a fonte luminosa se extingue. (UEM PR/2017) A partir do famoso experimento de Rutherford sobre o bombardeamento de radiação alfa sobre uma fina lâmina de ouro, assinale a(s) alternativa(s) correta(s), ou seja, aquela(s) que apresenta(m) conclusão(ões) acertada(s) sobre resultados obtidos no referido experimento. 01. O experimento de Rutherford confirma que o átomo apresenta a configuração de uma esfera rígida. 02. A maior parte da radiação alfa atravessa a lâmina de ouro sem sofrer desvios de trajetória, pois é eletromagnética e não possui massa. 04. O átomo é constituído por duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera. 08. Nos núcleos dos átomos são encontrados prótons e elétrons. 16. O volume do núcleo atômico é milhares de vezes menor que o volume atômico; no entanto, mais de 99% da massa de um átomo se encontra no núcleo. Comentários 01. Errado. Rutherford ao realizar o experimento do bombardeamento da lâmina de ouro por partículas alfa conclui que o átomo é dividido em duas regiões: núcleo e eletrosfera. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 32 02. Errado. A radiação alfa é a radiação de maior massa e carga positiva, portanto, não é eletromagnética. 04. Certo. Rutherford elaborou seu modelo atômico que explicasse a deflexão e o atravessar das partículas alfa pela lâmina de ouro. A conclusão para esse experimento é que o átomo é descontínuo, sendo formado de duas regiões: núcleo e eletrosfera. 08. Errado. Os elétrons são encontrados na eletrosfera, porque o átomo apresenta um núcleo, que é uma pequena região positiva. 16. Certo. A maior parte da massa de um átomo se encontra no núcleo do átomo. A massa de um elétron é 1826 vezes menor que a massa de um próton Gabarito: 20 (UEM PR/2015) Sobre os principais fundamentos da teoria atômica de Dalton, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. A massa fixa de um elemento pode combinar-se com massas múltiplas de outro elemento para formar substâncias diferentes. 02. O átomo é semelhante a uma massa gelatinosa carregada positivamente, tendo cargas negativas espalhadas nessa massa. 04. A carga positiva de um átomo não está distribuída por todo o átomo, mas concentrada na região central. 08. Existem vários tipos de átomos e cada um constitui um elemento químico. Átomos de um mesmo elemento químico são idênticos, particularmente em seu peso. 16. Toda matéria é composta por átomos, que são partículas indivisíveis e não podem ser criados ou destruídos. Comentários 01. Certo. Segundo Dalton, cada elemento é identificado por sua massa. Cada elemento químico é identificado por sua massa, logo, cada substância apresenta uma proporção fixa de massa. Ao mudar a proporção de massa entre elementos de uma substância, forma-se uma nova substância. Por exemplo, adota-se uma reação entre carbono e oxigênio.Essa combinação pode formar diferentes substâncias: carbono + oxigênio → monóxido de carbono carbono + oxigênio → dióxido de carbono Porém, cada reação apresenta uma proporção FIXA de massa. O item faz referência a obter produtos diferentes a partir de mesmas substâncias simples. Quem desenvolveu essa noção foi Dalton dentro do tópico de Leis Ponderais. 02. Errado. O átomo de Dalton é esférico, maciço e indivisível, portanto, não apresenta cargas. 04. Errado. O modelo atômico bola de bilhar não apresenta partículas subatômicas, portanto não possui cargas positivas ou negativas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 33 08. Certo. Os elementos químicos apresentam massa e tamanho distintos. 16. Certo. Para Dalton, os átomos são indivisíveis. Gabarito: 25 (UNIFOR CE/2014 - adaptado) A descoberta do átomo representou um importante passo para o homem no reconhecimento dos materiais e suas propriedades e o estabelecimento do modelo atômico atual foi uma construção científica de diversos autores: Leucipo\Demócrito; Dalton, Thomson, Rutherford\Bohr, entre outros. A figura abaixo apresenta o modelo atômico (de Thomson) que contribuiu significativamente para o estabelecimento do conceito de átomo moderno, pois este defendia que: a) A divisibilidade do átomo em uma massa positiva e partículas negativas denominadas elétrons. b) A divisibilidade do átomo em uma massa neutra composta por cargas negativas denominadas elétrons. c) A existência de um átomo negativo e indivisível d) O átomo era divisível em partículas negativas conhecidas como prótons e) O átomo era formado somente por uma massa de elétrons positivos inseridos em uma matriz negativa. Comentários: a) Certo. O modelo atômico de Thomson conhecido como pudim com passas apresenta elétrons de carga negativa mergulhados em um fluido positivo. b) Errado. Os elétrons possuem carga negativa, portanto há a necessidade de existir carga positiva dentro do átomo. c) Errado. O átomo apresenta carga neutra provocada pelo somatório da carga positiva do fluido e negativa do elétron. d) Errado. O elétron apresenta carga negativa e o átomo de Thomson não possui próton. e) Errado. Os elétrons apresentam carga negativa em um átomo de fluido positivo. Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 34 3. Partículas Subatômicas Características das partículas subatômicas O átomo é constituído de duas regiões: núcleo e eletrosfera, os quais são formados por partículas subatômicas. Elemento químico é o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z). O número atômico corresponde ao número de prótons de um átomo. Portanto, o elemento químico (“tipo de átomo”) é identificado pela quantidade de cargas positivas, ou cargas nucleares, presentes no núcleo. O número de massa (A) é determinado pelo somatório da quantidade de prótons e nêutrons. A = Z + n A: número de massa Z: número atômico n: número de nêutrons O elemento carbono apresenta diversos átomos de carbono, por exemplo o carbono-12, o carbono-13 e o carbono-14. Todos os átomos de carbono possuem o mesmo número de prótons (z=6), mas diferem pela quantidade de nêutrons. O carbono-12, carbono-13 e carbono- 14 apresentam número de massa igual a 12, a 13 e a 14, respectivamente. A massa de um átomo é determinada pela massa do núcleo, pois a massa do elétron é cerca de 1826 vezes menor que a massa de um próton, contudo prótons e nêutrons possuem massas semelhantes. Átomo Núcleo Prótons Partículas positivas Nêutrons Partículas sem carga Eletrosfera Elétrons Partículas negativas t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 35 Em um átomo, ou átomo neutro, o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas. Por exemplo, o átomo de carbono neutro possui 6 prótons e 6 elétrons. Quando uma espécie química apresenta desigualdade na quantidade de cargas positivas e negativas é denominada íon. O íon pode ser classificado em cátion, espécie positiva, ou ânion, espécie negativa. A quantidade de elétrons recebidos ou doados é indicado por monovalente, bivalente (divalente), trivalente, tetravalente etc. Exemplos: O átomo ou íon é representado de acordo com a notação química específica: íon Cátion perde elétron(s). Ânion recebe elétron(s). Íon Cátion monovalente Na+ K+ NH4 + divalente Ca2+ Mg2+ Fe2+ trivalente Al3+ Fe3+ Au3+ Ânion monovalente F- Cl- NO3 - biovalente O2- S2- CO3 2- trivalente N3- PO4 3- BO3 3- t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 36 A seguir são apresentadas algumas espécies químicas, a fim de determinar o número de massa, de prótons, de elétrons e de nêutrons das espécies seguintes. Elemento 6C14 7N15 𝑨𝒍𝟑+𝟏𝟑 𝟐𝟕 𝑭−𝟗 𝟏𝟗 Determinação do número de massa A = 14 A = 15 A = 27 A = 19 Espécie química Quantidade de elétrons Átomo neutro nº Z = nº e- íon Cátion: nº Z > nº e- Ânion: nº Z < nº e- Número de massa (A) A = Z + n t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 37 Determinação do número de prótons 6 prótons 7 prótons 13 prótons 9 prótons Determinação do número de nêutrons A = Z + n 14 = 6 + n n = 8 8 nêutrons A = Z + n 15 = 7 + n n = 8 8 nêutrons A = Z + n 27 = 13 + n n = 14 14 nêutrons A = Z + n 19 = 9 + n n = 10 10 nêutrons Determinação do número de elétrons 6 prótons, logo 6 elétrons 7 prótons, logo 7 elétrons Perdeu 3 elétrons 13 prótons, teria 13 elétrons, se fosse neutro. Portanto, 13 -3 = 10 elétrons. Ganhou 1 elétron 9 prótons, teria 9 elétrons, se fosse neutro. Portanto, 9 + 1 = 10 elétrons. (FAMERP SP/2018) O íon 𝐶𝑎2+20 40 e o átomo 𝐴𝑟18 40 apresentam o mesmo número a) de massa e de elétrons. b) atômico e de elétrons. c) de massa e de nêutrons. d) atômico e de massa. e) atômico e de nêutrons. Comentários 𝐶𝑎2+20 40 : possui número de massa 40, 20 prótons e perdeu dois elétrons. A = Z + n t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 38 40 = 20 + n, logo n= 20. O cálcio apresenta 20 nêutrons. Como perdeu dois elétrons, então possui 18 elétrons. 𝐴𝑟18 40 : possui número de massa 40 e 18 prótons. A = Z + n 40 = 18 + n, logo n= 22. O cálcio apresenta 22 nêutrons. Como o argônio apresentado no texto é um átomo neutro, ele apresenta 18 prótons e 18 elétrons. Assim, os dois átomos apresentam o mesmo número de massa e de elétrons. Gabarito: A (UNESP SP/2016 - adaptado) O ano de 2015 foi eleito como o Ano Internacional da Luz, devido à importância da luz para o Universo e para a humanidade. A iluminação artificial, que garantiu a iluminação noturna, impactou diretamente a qualidade de vida do homem e o desenvolvimento da civilização. A geração de luz em uma lâmpada incandescente se deve ao aquecimento de seu filamento de tungstênio provocado pela passagem de corrente elétrica, envolvendo temperaturas ao redor de 3 000 °C. Algumas informações e propriedades do isótopo estável do tungstênio estão apresentadas na tabela. A partir das informações contidas na tabela, é correto afirmar que o átomo neutro de tungstênio possui a) 73 elétrons. b) 74 cargas nucleares. c) 111 nêutrons. d) 184 prótons. e) 74 nêutrons. Comentários O tungstênio apresenta número atômico igual a 74, portanto apresenta 74 prótons e 74 elétrons, em sua forma neutra. A = Z + n 184 = 74 + n, logo n= 110. O tungstênio apresenta 110 nêutrons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 39 Portanto, o tungstênio apresentadopossui 74 prótons, que são cargas nucleares, 110 nêutrons, 74 elétrons e número de massa 184. Gabarito: B (UNESP SP/2015) No ano de 2014, o Estado de São Paulo vive uma das maiores crises hídricas de sua história. A fim de elevar o nível de água de seus reservatórios, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp) contratou a empresa ModClima para promover a indução de chuvas artificiais. A técnica de indução adotada, chamada de bombardeamento de nuvens ou semeadura ou, ainda, nucleação artificial, consiste no lançamento em nuvens de substâncias aglutinadoras que ajudam a formar gotas de água. (http://exame.abril.com.br. Adaptado.) Uma das substâncias aglutinadoras que pode ser utilizada para a nucleação artificial de nuvens é o sal iodeto de prata, de fórmula AgI. Utilizando os dados fornecidos na Classificação Periódica dos Elementos, é correto afirmar que o cátion e o ânion do iodeto de prata possuem, respectivamente, a) 46 elétrons e 54 elétrons. b) 48 elétrons e 53 prótons. c) 46 prótons e 54 elétrons. d) 47 elétrons e 53 elétrons. e) 47 prótons e 52 elétrons. Comentários Conforme a tabela periódica, sabe-se que a Ag apresenta 47 prótons e o I apresenta 53 prótons. Portanto, Ag+: 46 elétrons, porque perdeu um elétron, e I-: 54 elétrons, porque ganhou um elétron. Gabarito: A Quais as dimensões de um átomo? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 40 O núcleo atômico é cerca de 10 mil a 100 mil vezes menor que o átomo. Se o átomo fosse do tamanho do Maracanã, qual seria o tamanho do núcleo? O círculo central do campo? Uma bola de futebol? Não! O núcleo teria o tamanho de uma bola de pingue-pongue ou o tamanho da cabeça de um alfinete. Figura 24 - Maracanã [fonte: flickr - adaptado]. Figura 25 - bola de pingue-pongue é cerca de 10000 vezes menor que o estádio do Maracanã [fonte: flickr] t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 41 Semelhanças Atômicas Os átomos apresentam relações de semelhança que interferem em suas propriedades químicas e físicas. Eles podem ser classificados em relação à semelhança de número de prótons, de número de massa, de número de nêutrons e de número de elétrons. Isótopos Isótopos são espécies que apresentam o mesmo número de prótons, mas possuem número de massa diferentes. Os isótopos apresentam as mesmas propriedades químicas, mas diferem em algumas propriedades físicas (densidade, temperatura de fusão e ebulição). Exemplos: Carbono-12 e carbono-14. Observação: radioisótopos são isótopos que liberam radiação. Um elemento químico é considerado radioativo quando o isótopo mais abundante é radioativo. O carbono-14 é radioativo, porém o elemento carbono não é radioativo porque o isótopo mais abundante é o carbono-12, que não emite radiação. Contudo, o elemento urânio é radioativo porque o isótopo mais abundante é o urânio-238, que é radioativo. Isótonos Isótonos são espécies que apresentam o mesmo número de nêutrons, mas possuem número de prótons diferentes. Os isótonos apresentam propriedades químicas e físicas diferentes. Exemplos: Carbono-14 e nitrogênio-15. Ambos apresentam 8 nêutrons em seus núcleos atômicos, sabendo que o número atômico do carbono e do nitrogênio é 6 e 7, respectivamente. Isóbaros Isóbaros são espécies que apresentam o mesmo número de massa, mas possuem número de prótons diferentes. Os isóbaros apresentam propriedades químicas e físicas diferentes. Exemplos: Carbono-14 e nitrogênio-14. Ambos apresentam número de massa 14. Isoeletrônicos t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 42 Isoeletrônicos são espécies que apresentam a mesma quantidade de elétrons, mas possuem número de prótons diferentes. Os isoeletrônicos apresentam propriedades químicas e físicas diferentes. Exemplos: 18Ar, 20Ca2+ e 17Cl-: todos apresentam 18 elétrons. iguais em número de diferentes em número de Isótopos Prótons Massa Isótonos Nêutrons Prótons Isóbaros Massa Prótons Isoeletrônicos Elétrons Prótons (UFRR/2015) Um determinado átomo 80X possui 40 nêutrons e é isótopo de Y que tem em sua estrutura 38 nêutrons. Sendo que, Y é isóbaro de Z, cujo cátion trivalente tem 35 elétrons. Através dessas informações, determine, respectivamente, o número atômico de X, o número de massa de Y e o número de nêutrons dos isótonos de Z. a) 40, 68 e 46 b) 40, 98 e 40 c) 40, 78 e 46 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 43 d) 40, 68 e 40 e) 40, 78 e 40 Comentários O segredo para a resolução de problemas desse tipo é a organização dos dados. Alguns professores montam equações ou sistemas, porém será apresentado um método gráfico mais prático e didático. Portanto, segue abaixo o passo a passo. 1º passo: escreva os elementos, as quantidades das partículas segundo a notação química e, ligando por uma linha, circule as relações de semelhança atômica. Segundo o texto, X e Y estão ligados pelo número de prótons porque são isótopos, enquanto Y e Z estão ligados pelo número de massa porque são isóbaros. 2º passo: identifique os itens exigidos pela questão. 3º passo: Complete os dados de cada elemento aplicando dois raciocínios: A = Z + n e calcule o número de elétrons a partir do número de prótons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 44 Gabarito: E (Mackenzie SP/2013) Sabendo-se que dois elementos químicos 𝐴3𝑥+3 6𝑥+8 e 𝐵2𝑥+8 3𝑥+20 são isóbaros, é correto afirmar que o número de nêutrons de A e o número atômico de B são, respectivamente, a) 15 e 32. b) 32 e 16. c) 15 e 17. d) 20 e 18. e) 17 e 16. Comentários 6x + 8 = 3x +20 x = 4 Elemento A: número de massa é igual a 32, número de prótons 15 e 17 nêutrons. Elemento B: número de massa é igual a 32, número de prótons 16 e 16 nêutrons. Gabarito: E t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 45 4. Distribuição Eletrônica O modelo atômico de Bohr apresenta os elétrons organizados em níveis de energia ou camadas eletrônicas. Utiliza-se números para indicar os níveis de energia e letras para indicar as camadas eletrônicas. Ordem Crescente de Energia Segundo os postulados do modelo de Bohr, a energia da camada corresponde à energia do elétron, portanto, quanto mais externo o elétron estiver, mais energético. Existem infinitas camadas eletrônicas, porém cada átomo apresenta uma força de atração característica, que consegue, ou não, reter um elétron em um estado de energia. Na natureza, qualquer espécie química tende a manter o menor nível de energia possível, ou seja, estabiliza-se. Não se conhecem átomos estáveis que consigam reter elétrons em níveis mais externos ao sétimo. Sommerfeld, em 1916, descobriu que dentro dos níveis de energia existiam outras camadas de energia, sendo chamadas, por ele, de subníveis de energia. Distribuição Eletrônica Em Subníveis De Energia. Assim como os níveis de energia, os subníveis diferem-se pela quantidade de energia. O nível de energia de um elétron é determinado pela soma de sua energia potencial e de sua energia cinética. A energia potencial de um elétron corresponde ao nível de energia da camada em que se encontra, de acordo com o modelo atômico de Bohr. A energia cinética de um elétron está relacionada ao movimento cinético do elétron no subnível. Cada nível apresenta o acréscimo de um subnível, conforme representado abaixo. nível 1 ou camada K nível 2 ou camada L nível 3 ou camada M nível 4 ou camada N nível 5 ou camada O nível 6 ou camada P nível 7 ou camada Q t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICAAULA 00 – ATOMÍSTICA 46 Os subníveis g, h e i apresentam elevada energia cinética, portanto jamais foram identificados átomos estáveis que apresentam elétrons nesses subníveis. Atualmente, nenhum dos 118 elementos químicos conhecidos apresenta elétron, em condição estável, em subníveis g, h ou i. No próximo tópico iremos adicionar mais dois estados energéticos: magnético e spin. Por enquanto, entenderemos a energia total de um elétron sendo descrita por: energia potencial (nível de energia) + energia cinética (subnível). Inicialmente, a localização dos elétrons será entendida pela combinação do nível com o subnível, tais como exemplo 1s, 2s, 3p, 3f, 5s etc. A quantidade de elétrons em cada subnível é representada sobrescrito à letra do subnível, por exemplo, 1s2, 2s1, 3p6, 3f7 etc. A capacidade máxima de elétrons nos subníveis s, p, d e f são, respectivamente: 2, 6, 10 e 14. nível 1 subnível s nível 2 subnível s, p nível 3 subnível s, p, d nível 4 subnível s, p, d, f nível 5 subnível s, p, d, f, g* nível 6 subnível s, p, d, f, g*, h* nível 7 subnível s, p, d, f, g*, h*, i * t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 47 Para os subníveis 1s2, 2s1, 3p6, 3f7, leia-se: - 1s2: tem-se dois elétrons na região s da primeira camada (ou nível 1). - 2s1: tem-se um elétron na região s da segunda camada (ou nível 2). - 3p6: tem-se seis elétrons na região p da terceira camada (ou nível 3). - 3f7: tem-se sete elétrons na região f da terceira camada (ou nível 3). Linus Pauling construiu o diagrama de distribuição dos elétrons em ordem crescente de energia. A distribuição eletrônica se inicia no subnível de menor energia 1s, que ao ser completado, os elétrons serão distribuídos no subnível de energia seguinte e assim por diante. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 48 Exemplos de distribuição eletrônica no estado fundamental (estado de menor energia possível): 1H: 1s1 6C: 1s2 2s2 2p2 12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2 19K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 26Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 50Sn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2 58Ce: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2 A distribuição eletrônica do estado estável do magnésio (Z=12) é 1s2 2s2 2p6 3s2. Se um átomo de magnésio apresentar alguma das seguintes distribuições eletrônicas: 12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s1 3p1 ou 12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s1 4s1 ou 12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s1 5p1 Dizemos que o magnésio se encontra no estado excitado, pois o elétron absorveu energia mudando de nível e/ou subnível. Analisando a distribuição eletrônica A partir da distribuição eletrônica é possível aferir diversas informações: número de camadas eletrônicas ocupadas, quantidade de elétrons por camada, número de elétrons na camada de valência (última camada), subnível mais energético e subnível mais externo. Análise da distribuição eletrônica de três elementos químicos: sódio (Z=11), Mn (Z= 25) e U (Z=92) em diferentes critérios: - Número de elétrons por camada eletrônica: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 49 - Identificação do subnível mais externo e mais energético: - Ordem energética x ordem geométrica: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 50 - Abreviação com cerne do gás nobre: A abreviação da distribuição eletrônica pode ser realizada utilizando o cerne do gás nobre inferior mais próximo. Distribuição eletrônica de íons A partir dos átomos neutros, os elétrons são retirados da camada de valência e são adicionados nos subníveis incompletos, conforme os exemplos abaixo: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 51 Cátions Ânions 11Na+: 1s2 2s2 2p6 13Al3+: 1s2 2s2 2p6 30Zn2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 92U2+: [Rn] 5f4 7N3-: 1s2 2s2 2p6 15P3-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 16S2-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 53I-: [Kr] 5s2 4d10 5p6 A partir dos átomos abaixo, determine: 1H 6C 19K 26Fe 58Ce a) o número de camadas eletrônicas. b) o número de elétrons por camada. c) a quantidade de elétrons na camada de valência. d) o subnível mais externo. e) o subnível mais energético. Comentário: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 52 Distribuição Eletrônica Em Orbitais. A partir do desenvolvimento dos fundamentos quânticos, atualmente entende-se o átomo em uma perspectiva matemática. Dentro do nível de energia do átomo existe o subnível de energia; e dentro desse subnível, existe o orbital. 1H: 1s 1 a) 1 camada b) K:1 c) elétrons na camada de valência: 1 e- d) subnível mais externo: 1s e) subnível mais energético: 1s 6C: 1s 2 2s2 2p2 a) 2 camadas b) K: 2 L: 4 c) elétrons na camada de valência: 4 e- d) subnível mais externo: 2p e) subnível mais energético: 2p 19K: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 a) 4 camadas b) K:2 L:8 M:8 N:1 c) elétrons na camada de valência: 1 e- d) subnível mais externo: 4s e) subnível mais energético: 4s 26Fe: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 a) 4 camadas b) K:2 L:8 M:14 N:2 c) elétrons na camada de valência: 2 e- d) subnível mais externo: 4s e) subnível mais energético: 3d 58Ce: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2 a) 6 camadas b) K:2 L:8 M:18 N:20 O:8 P:2 c) elétrons na camada de valência: 2 e- d) subnível mais externo: 6s e) subnível mais energético: 4f t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 53 Orbital é a região de maior probabilidade, acima de 90%, de encontrar um elétron. Cada orbital suporta, no máximo, dois elétrons que rotacionam em torno de seus eixos em sentidos opostos. Quando dois elétrons ocupam um mesmo orbital, as forças de atração magnética geradas pela rotação de cada um diminuem a repulsão eletrostática entre eles. O magnetismo gerado pelo spin (girar do elétron) de um elétron é anulado pelo campo magnético do spin do outro elétron inserido no mesmo orbital. Mais detalhes sobre formato do orbital e suas propriedades serão descritos na aula de introdução à orgânica. Os orbitais são representados por bolas ou quadrados, sabendo que cada orbital suporta dois elétrons, a quantidade de orbitais por subnível é: Subnível Capacidade máxima de elétrons Número de orbitais Distribuição eletrônica, máxima, em orbitais por subnível. s 2 1 p 6 3 d 10 5 f 14 7 Os elétrons de spins opostos são representados em setas contrárias dentro de um mesmo orbital. Não existe uma regulamentação química que defina o sentido da seta e o sentido da rotação, por exemplo a seta para cima não significa rotação horária ou anti-horária. Porém, todos os elétrons indicados com seta para cima giram para um mesmo lado, consequentemente todos os elétrons indicados pela seta para baixo giram para o lado oposto. Portanto, a partir de dois princípios realiza-se a distribuição eletrônica em orbitais: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 54 - Princípio de exclusão de Pauli: em um átomo, não existe um elétron que apresente o mesmo estado quântico de outro. Entende-se estado quântico como a combinação de nível, subnível, orbital e spin. - Regra de Hund: a distribuição dos elétrons em um subnível deve ser feita de modo a obter a maior quantidade de elétrons desemparelhados (isolados). As distribuições eletrônicas, em orbitais, dos elementos alumínio, ferro e zinco são: Exceções na ordem da distribuição eletrônica de Linus Pauling. Existem alguns elementos que se estabilizam provocando alterações na ordem da distribuição eletrônica de Linus Pauling. Os vestibulares não cobram todos os casos de exceção da distribuição eletrônica, apenasos casos dos elementos que terminariam a distribuição, em ordem energética, em d4 e d9. Os orbitais apresentam a menor energia possível quando se encontram totalmente preenchidos ou totalmente vazios. Em um mesmo subnível, quando todos os orbitais apresentam elétrons desemparelhados, ocorre uma diminuição na energia, que seria uma pequena estabilizada. O elemento cromo possui número atômico 24, portanto a sua distribuição eletrônica, em ordem energética, seria 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4. Porém, o átomo de cromo apresenta t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 55 maior estabilidade quando promove um elétron, porque apresentará todos os elétrons do subnível d emparelhados. Os elementos que apresentam elétrons ocupando subníveis f e terminam em d4 ou d9 não promovem seus elétrons do subnível s para o subnível d, como mostrado acima. Isso ocorre devido a blindagem do subnível f. Entende-se blindagem como uma barreira energética que atrapalha a promoção dos elétrons. Portanto, as distribuições eletrônicas dos elementos tungstênio (W) e seabórgio (Sg) terminam em d4 e as distribuições eletrônicas dos elementos ouro (Au) e roentgênio (Rg) terminam em d9. Números Quânticos. O posicionamento de qualquer elétron em um átomo pode ser classificado a partir de um código matemático chamado números quânticos. Os números quânticos descrevem os quatro t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 56 estados de energia de um elétron: quântico principal, quântico secundário (ou azimutal), magnético e spin. Não existem dois elétrons, em um mesmo átomo, com os mesmos quatro números quânticos. Número quântico principal (n) O principal número quântico (n) indica o afastamento do elétron em relação ao núcleo, ou seja, a camada que está posicionado. Nível de energia: 1 2 3 4 5 6 7 Número quântico principal (n): 1 2 3 4 5 6 7 Número quântico secundário ou azimutal () O número quântico secundário indica o subnível que o elétron está localizado. O valor matemático é determinado por n-1. Subnível: s p d f Número quântico secundário (): 0 1 2 3 Número quântico magnético (m ou m ) O número quântico magnético indica o orbital onde se encontra o elétron no subnível. O código matemático correspondente varia de - a +, sendo zero o orbital central do subnível. Subnível: s p d f Orbital: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 57 Número quântico magnético (m): Número quântico spin (s ou ms) O número quântico spin representa o sentido de rotação do elétron em torno de seu próprio eixo, podendo ser horário ou anti-horário. rotação: em um sentido de rotação no sentido oposto de rotação Número quântico spin (s): + 1 2 − 1 2 Não existe atribuição numérica para horário ou anti-horário, cada questão do vestibular apresenta a legenda a ser adotada para o primeiro elétron na distribuição eletrônica em orbitais. A determinação numérica dos números quânticos pode ser utilizada para qualquer elétron em um átomo ou íon. Considerando o valor de spin para o primeiro elétron no átomo sendo igual a +1/2, responda aos itens: Quais são os quatro números quânticos para o elétron mais energético do nitrogênio? Quais são os quatro números quânticos para o elétron mais energético do oxigênio? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 58 Quais são os quatro números quânticos para o elétron mais energético do níquel? Quais são os quatro números quânticos para o elétron mais externo do vanádio? 5. Questões Fundamentais I. Questão fundamental 01 Complete o quadro a seguir com as informações de número de massa, número atômico, número de nêutrons e número de elétrons para cada espécie química. Na + Fe Xe He Pb 4+ S Br - Mn O 2- A 23 56 207 32 81 55 Z 11 2 25 8 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 59 n 30 78 2 16 8 e- 54 78 36 II. Questão fundamental 02 Faça a distribuição eletrônica, em ordem energética, das seguintes espécies químicas: a) 3Li b) 9F c) 22Ti d) 35Br e) 26Fe3+ f) 47Ag+ g) 17C- 6. Já Caiu Nos Principais Vestibulares Modelos Atômicos 1. (FUVEST/2021) No fragmento a seguir, o autor explora conceitos químicos na forma de poesia t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 60 Sobre os conceitos mencionados, foram feitas as seguintes afirmações: I. A equação química mostrada na linha 2 pode ser associada à liberação de energia, pois corresponde à reação de fotossíntese com consumo de gás carbônico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 61 II. A equação química apresentada na linha 6 representa uma reação na qual o número de oxidação das espécies é alterado, sendo associada a corrosão. III. O modelo incompleto referido na linha 7 refere-se ao proposto por Thomson, que identificava a presença de partículas com carga negativa dentro de uma esfera. Está correto o que se afirma no(s) item(ns) a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas e) I, II, e III. 2. (ENEM/2020) No final do século XIX, muitos cientistas estavam interessados nos intrigantes fenômenos observados nas ampolas de raios catódicos, que são tubos sob vácuo em que se ligam duas placas a uma fonte de alta tensão. Os raios catódicos passam através de um orifício no ânodo e continuam o percurso até a outra extremidade do tubo, onde são detectados pela fluorescência produzida ao chocarem-se com um revestimento especial, como pode ser observado na figura. Medições da razão entre a carga e a massa dos constituintes dos raios catódicos mostram que a sua identidade independe do material do cátodo ou do gás dentro das ampolas. CHANG, R.; GOLDSBY, K. A. Química. Porto Alegre: Bookman, 2013 (adaptado). Essa radiação invisível detectada nas ampolas é constituída por a) ânions. b) cátions. c) prótons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 62 d) elétrons. e) partículas alfa. 3. (UFRGS/2019) Na coluna 1, estão listados eventos ou situações físicas; na 2, grandes áreas das teorias físicas. COLUNA 1 COLUNA 2 1. Descrição de sistemas que envolvam objetos que se movam com velocidades próximas da velocidade da luz. 2. Descrição de fenômenos que ocorrem em dimensões muito pequenas, como as de um átomo 3. Unificação da Eletricidade e Magnetismo, conforme realizada por Maxwell. (a) Física Clássica (b) Física Quântica (c) Física Relativística A alternativa que relaciona corretamente o evento ou situação com a área usada para descrevê-lo é a) 1(a), 2(b) e 3(c). b) 1(a), 2(c) e 3(b). c) 1(b), 2(c) e 3(a). d) 1(c), 2(a) e 3(b). e) 1(c), 2(b) e 3(a) 4. (UNESP/2019) As figuras representam dois modelos, 1 e 2, para o átomo de hidrogênio. No modelo 1, o elétron move-se em trajetória espiral, aproximando-se do núcleo atômico e emitindo energia continuamente, com frequência cada vez maior, uma vez que cargas elétricas aceleradas irradiam energia. Esse processo só termina quando o elétron se choca com o núcleo. No modelo 2, o elétron move-se inicialmente em determinada órbita circular estável e em movimento uniforme em relação ao núcleo, sem emitir radiação eletromagnética, apesar de apresentar aceleração centrípeta. Nesse modelo a emissão só ocorre, de forma descontínua, quando o elétron sofre transição de uma órbita mais distante do núcleo para outra mais próxima. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA63 A respeito desses modelos atômicos, pode-se afirmar que a) o modelo 1, proposto por Bohr em 1913, está de acordo com os trabalhos apresentados na época por Einstein, Planck e Rutherford. b) o modelo 2 descreve as ideias de Thomson, em que um núcleo massivo no centro mantém os elétrons em órbita circular na eletrosfera por forças de atração coulombianas. c) os dois estão em total desacordo com o modelo de Rutherford para o átomo, proposto em 1911, que não previa a existência do núcleo atômico. d) o modelo 1, proposto por Bohr, descreve a emissão de fótons de várias cores enquanto o elétron se dirige ao núcleo atômico. e) o modelo 2, proposto por Bohr, explica satisfatoriamente o fato de um átomo de hidrogênio não emitir radiação o tempo todo. 5. (UNIFOR CE/2018) O modelo atômico de Rutherford foi fundamentado nas observações do experimento em que uma fina lâmina de ouro (0,0001 mm de espessura) foi bombardeada com partículas alfa, emitidas pelo polônio (Po) contido no interior de um bloco de chumbo (Pb), provido de uma abertura estreita, para dar passagem às partículas por ele emitidas. Envolvendo a lâmina de ouro (Au), foi colocada uma tela protetora revestida de sulfeto de zinco, conforme figura abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 64 Observando as cintilações na tela revestida de sulfeto de zinco, Rutherford verificou que muitas partículas atravessavam a lâmina de ouro sem sofrer desvio e que poucas partículas sofriam desvio. De acordo com o experimento de Rutherford, está correto o que se afirma em: a) As partículas α sofrem desvio ao colidir com os núcleos dos átomos de Au. b) As partículas α possuem carga elétrica negativa. c) Partículas α sofrem desvio ao colidir com elétrons dos átomos de Au. d) Na ilustração, não foram indicadas as partículas α que não atravessaram a lâmina de Au. e) O tamanho do á tomo é cerca de 1.000 a 10.000 vezes maior que o seu núcleo. 6. (UFU MG/2017) O texto faz referência às conclusões de Bohr ao explicar as dificuldades teóricas do modelo atômico rutherfordiano. A história do Modelo de Bohr 1. Que a energia radiada não é emitida (ou absorvida) da maneira contínua admitida pela eletrodinâmica clássica, mas apenas durante a passagem dos sistemas de um estado "estacionário" para outro diferente. 2. Que o equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários é governado pelas leis da mecânica clássica, não se verificando estas leis nas transições dos sistemas entre diferentes estados estacionários. 3. Que é homogênea a radiação emitida durante a transição de um sistema de um estado estacionário para outro, e que a relação entre a frequência n e a quantidade total de energia emitida é dada por E = h∙n, sendo h a constante de Planck. 4. Que os diferentes estados estacionários de um sistema simples constituído por um elétron que gira em volta de um núcleo positivo são determinados pela condição de ser igual a um múltiplo inteiro de h/2 a razão entre a energia total emitida durante a formação da configuração e a frequência de revolução do elétron. Admitindo que a órbita do elétron é circular, esta hipótese equivale a supor que o momento angular do elétron em torno do núcleo é igual a um múltiplo inteiro de h/2p. 5. Que o estado "permanente" de um sistema atômico - isto é, o estado no qual a energia emitida é máxima - é determinado pela condição de ser igual a h/2p o momento angular de cada elétron em torno do centro da sua órbita. Disponível em: <https://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod06/m_s04.html> Acesso em: 15 abr. 2017. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 65 O problema que motivou Bohr a propor suas explicações e, consequentemente, seu modelo, baseou-se em qual das seguintes considerações? a) O elétron acelerado irradia energia, estando sujeito a forças centrípetas que o levariam a desenvolver órbitas espiraladas no sentido do núcleo. b) A massa do átomo estava concentrada no núcleo e os elétrons girariam em torno dele em órbitas distintas com a mesma energia. c) As órbitas possuíam quantidade de energia fixa e os elétrons, ao passar de uma órbita menos energética para uma órbita mais energética, emitiriam energia. d) Os experimentos desenvolvidos no laboratório de Rutheford estavam incorretos e os elétrons ficariam retidos na folha de ouro, sem atravessá-la. 7. (ENEM/2017) Pesquisadores conseguiram estimular a absorção de energia luminosa em plantas graças ao uso de nanotubos de carbono. Para isso, nanotubos de carbono “se inseriram” no interior dos cloroplastos por uma montagem espontânea, através das membranas dos cloroplastos. Pigmentos da planta absorvem as radiações luminosas, os elétrons são “excitados” e se deslocam no interior de membranas dos cloroplastos, e a planta utiliza em seguida essa energia elétrica para a fabricação de açúcares. Os nanotubos de carbono podem absorver comprimentos de onda habitualmente não utilizados pelos cloroplastos, e os pesquisadores tiveram a ideia de utilizá-los como “antenas”, estimulando a conversão de energia solar pelos cloroplastos, com o aumento do transporte de elétrons. Nanotubos de carbono incrementam a fotossíntese de plantas. Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 14 nov. 2014 (adaptado). O aumento da eficiência fotossintética ocorreu pelo fato de os nanotubos de carbono promoverem diretamente a a) utilização de água. b) absorção de fótons. c) formação de gás oxigênio. d) proliferação dos cloroplastos. e) captação de dióxido de carbono. 8. (Unifacs BA/2016) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 66 Um laser, utilizado contra rugas, vem se mostrando eficaz para amenizar marcas de queimaduras e atenuar a dor por elas produzidas. O tratamento está sendo aplicado por uma dermatologista de Miami, Estados Unidos. Durante o tratamento, os tecidos das cicatrizes são praticamente retirados pela ação do calor emitido, regenerando a pele. O alívio da dor ocorre após dias ou semanas depois de cada sessão. O novo recurso disponível é um dos procedimentos do esforço para encontrar saídas contra dores crônicas, condição que, segundo o Instituto Americano de Medicina, é o maior problema de saúde pública do mundo. A análise das informações do texto, sobre a aplicação do laser no tratamento da dor crônica e da figura, permite corretamente inferir: 01. O laser é um emissor de radiação gama, γ, de alta energia eletromagnética. 02. A ação do calor é de vaporizar as células do tecido da cicatriz e promover a regeneração. 03. Ao passar do estado excitado para o metaestável, os elétrons absorvem energia no processo de emissão de luz. 04. A luz de um flash sobre um íon de cromo, Cr3+, de um determinado laser constitui processo de absorção de energia eletromagnética. 05. A energia de excitação do elétron é completamente transferida em emissão de luz durante o retorno de elétrons ao estado fundamental. 9. (UEA AM/2016) A proporção entre os volumes do núcleo e da eletrosfera do átomo foi estimada por a) Rutherford, com base na incidência de partículas alfa em lâminas metálicas. b) Rutherford, com base em seus estudos sobre raios catódicos. c) Thomson, em seus experimentos com ampolas contendo gás rarefeito. d) Dalton, em seus estudos sobre proporções de reagentes em transformações químicas. e) Dalton, em seus estudos sobre os gases componentes do ar. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 67 10. (UEPG PR/2015) Com relação às teorias atômicas, assinale o que for correto. 01. Thomson propôs que o átomo seria uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de cargas negativas. 02.Dalton propôs que os átomos são esferas rígidas indivisíveis, que não podem ser criados nem destruídos. 04. Rutherford propôs um modelo de átomo conhecido como sistema planetário, onde os elétrons se mantêm em movimento circular ao redor do núcleo. 08. Bohr propôs entre seus postulados que os elétrons se movem ao redor do núcleo atômico central em órbitas específicas, com energias definidas. 16. O salto de elétrons de um nível energético para outro também está entre os postulados de Bohr. 11. (UECE/2015) 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. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 68 d) a massa do núcleo é bem maior do que a massa da eletrosfera, cuja relação fica em torno de 100 vezes. 12. (Fac. de Ciências da Saúde de Barretos SP/2014) O modelo atômico que considera como elemento químico o conjunto de partículas maciças, indestrutíveis, de mesma massa e sem a presença de cargas elétricas é o de a) Dalton. b) Rutherford. c) Demócrito. d) Bohr. e) Thomson. Partículas Subatômicas 13. (UFRGS RS/2019) A Tabela Periódica agrupa todos os elementos químicos conhecidos pelo homem, conforme as suas propriedades e em ordem crescente de número atômico. Em 2019 completaram-se 150 anos da versão proposta por Dmitri Ivanovich Mendeleev e a Assembleia Geral das Nações Unidas, em 20 de dezembro de 2017, durante sua 74ª Reunião Plenária, proclamou o ano de 2019 como o Ano Internacional da Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Utilize a Tabela Periódica fornecida para identificar a afirmativa CORRETA sobre a composição (número de prótons, nêutrons e elétrons) dos átomos ou íons: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 69 a) O cromo tem 52 prótons, 24 nêutrons e 52 elétrons. b) O íon Na⁺ tem 11 prótons, 13 nêutrons e 12 elétrons. c) O carbono tem 12 prótons, 6 nêutrons e 6 elétrons. d) O íon Cr²⁺ tem 24 prótons, 28 nêutrons e 22 elétrons. e) O íon Be²⁺ tem 9 prótons, 4 nêutrons e 7 elétrons. 14. (UFRGS RS/2019) Assinale a alternativa que exibe uma série isoeletrônica. a) Al3+ – Si4+ – S2– – Cl– b) Cl– – Br– – Se2– – O2– c) Si4+ – Se2– – Cl– – K+ d) Ca2+ – Al3+ – Si4+ –Br– e) K+ – Ca2+ – S2– – Cl– 15. (FAMERP SP/2018) O íon 𝑪𝒂𝟐+𝟐𝟎 𝟒𝟎 e o átomo 𝑨𝒓𝟏𝟖 𝟒𝟎 apresentam o mesmo número a) de massa e de elétrons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 70 b) atômico e de elétrons. c) de massa e de nêutrons. d) atômico e de massa. e) atômico e de nêutrons. 16. (UDESC SC/2018) Após a realização de uma série de experimentos foi detectado um íon Q2–, que possui carga 2–, possuindo assim número de elétrons igual a um gás nobre. O gás nobre em questão possui número atômico 18 e número de massa 40. Assinale a alternativa que contém, sequencialmente, o elemento Q e seu número atômico. a) O elemento Q é o argônio e possui número atômico 18. b) O elemento Q é o oxigênio e possui número atômico 8. c) O elemento Q é o cloro e possui número atômico 17. d) O elemento Q é o enxofre e possui número atômico 16. e) O elemento Q é o enxofre e possui número atômico 18. 17. (UDESC SC/2016) Na Inglaterra por volta de 1900, uma série de experimentos realizados por cientistas, como Sir Joseph John Thompson (1856-1940) e Ernest Rutherford (1871-1937), estabeleceu um modelo do átomo que serviu de base à teoria atômica. Atualmente, sabe-se que três partículas subatômicas são os constituintes da maior parte dos átomos: próton, nêutrons e elétrons. Desta forma, o átomo constituído por 17 prótons, 18 nêutrons e 17 elétrons possui número atômico e número de massa, sequencialmente, igual a: a) 17 e 18 b) 34 e 52 c) 17 e 17 d) 17 e 35 e) 35 e 17 18. (UECE/2016) Sobre o elemento químico hidrogênio, assinale a afirmação FALSA. a) É o mais leve de todos os elementos. b) Foi o primeiro a ser formado após o fenômeno Big Bang. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 71 c) Pode ser obtido através de uma reação de metal com ácido concentrado. d) Todos os seus átomos possuem prótons, nêutrons e elétrons. 19. (UESPI/2011) Considerando os dados a seguir, e que A e M são isóbaros, e M e Z são isótopos, determine os números atômicos e de massa de cada um dos átomos. X+1A3y+5 xM2x+2 y+3Z4y a) 7A14; 6M14; 6Z12. b) 6A12; 5M12; 5Z10. c) 7A14; 7M15; 6Z15. d) 6A13; 6M12; 7Z12. e) 5A11; 6M11; 6Z12. 20. (UERJ/2014) Uma forma de identificar a estabilidade de um átomo de qualquer elemento químico consiste em relacionar seu número de prótons com seu número de nêutrons em um gráfico denominado diagrama de estabilidade, mostrado a seguir. São considerados estáveis os átomos cuja interseção entre o número de prótons e o de nêutrons se encontra dentro da zona de estabilidade mostrada no gráfico. Verifica-se, com base no diagrama, que o menor número de massa de um isótopo estável de um metal é igual a: a) 2 b) 3 c) 6 d) 9 21. (UERJ/2013) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 72 A descoberta dos isótopos foi de grande importância para o conhecimento da estrutura atômica da matéria. Sabe-se, hoje, que os isótopos 54Fe e 56Fe têm, respectivamente, 28 e 30 nêutrons. A razão entre as cargas elétricas dos núcleos dos isótopos 54Fe e 56Fe é igual a: a) 0,5 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0 22. (FGV SP/2012) A tabela seguinte apresenta dados referentes às espécies K, K+, Ca2+ e S2–. Em relação a essas espécies, são feitas as seguintes afirmações: I. K+ e Ca2+ são isótonos; II. K e Ca2+ são isóbaros; III. K+ tem mais prótons que K; IV. K+ e S2– têm o mesmo número de elétrons. É correto apenas o que se afirma em a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV. 23. (UFU MG/2011) Há um grande medo nas pessoas em relação aos avanços das técnicas nucleares. Porém, áreas como a medicina, a agricultura e particularmente a indústria farmacêutica são beneficiadas com o desenvolvimento destas técnicas. A radioterapia, por exemplo, que teve sua origem na aplicação do elemento rádio pelo casal Curie, para destruir células cancerosas, é hoje realizada com radioisótopos do iodo, como o iodo-131, em terapia para eliminar lesões, identificadas nos radiodiagnósticos da tireóide. Fonte: http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/aplica.pdf Sobre esse radioisótopo, assinale a alternativa correta. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 73 a) A principal diferença entre radioisótopos do iodo, como o iodo-131 e o iodo-123, está no número de prótons presentes no núcleo destes elementos. b) O iodo-131 possui 77nêutrons e seu número atômico é 53. c) Sabendo que o iodo-131 é incorporado ao corpo do paciente através da ingestão de iodeto de potássio (KI), pode-se afirmar que, neste composto, o número de oxidação do iodo é -1. d) Os isótopos, que são átomos de diferentes elementos químicos, podem ser explicados a partir dos postulados de Dalton sobre a teoria atômica. 24. (UFPR/2010) Considere as seguintes afirmativas sobre dois elementos genéricos X e Y: • X tem número de massa igual a 40; • X é isóbaro de Y; • Y tem número de nêutrons igual a 20. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o número atômico e a configuração eletrônica para o cátion bivalente de Y. a) 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. b) 18 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. c) 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2. d) 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. e) 18 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Distribuição Eletrônica 25. (UERJ/2019) Recentemente, cientistas conseguiram produzir hidrogênio metálico, comprimindo hidrogênio molecular sob elevada pressão. As propriedades metálicas desse elemento são as mesmas dos demais elementos do grupo 1 da tabela de classificação periódica. Essa semelhança está relacionada com o subnível mais energético desses elementos, que corresponde a: a) ns1 b) np2 c) nd3 d) nf4 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 74 26. (UFPR/2017) As propriedades das substâncias químicas podem ser previstas a partir das configurações eletrônicas dos seus elementos. De posse do número atômico, pode-se fazer a distribuição eletrônica e localizar a posição de um elemento na tabela periódica, ou mesmo prever as configurações dos seus íons. Sendo o cálcio pertencente ao grupo dos alcalinos terrosos e possuindo número atômico Z = 20, a configuração eletrônica do seu cátion bivalente é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2 27. (ACAFE SC/2017) Baseado nos conceitos sobre distribuição eletrônica, analise os itens a seguir. 24Cr = [Ar] 4s2 3d4 29Cu = [Ar] 4s2 3d9 26Fe2+ = [Ar] 4s2 3d4 Assinale a alternativa correta. a) Todos os itens estão incorretos. b) Todos os itens estão corretos. c) Apenas I e II estão corretos. d) Apenas III está correto. 28. (UDESC SC/2017) O quadro abaixo apresenta o número de prótons, nêutrons e elétrons de quatro espécies químicas. Com base no quadro, analise as proposições. I. A espécie I é um isótopo da espécie II II. A espécie II é o ânion Cl– III. A espécie III tem distribuição eletrônica: [Ar]4s23d104p4 IV. A espécie IV é o cátion Li+ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 75 V. A espécie I é um átomo neutro Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. c) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. e) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras. 29. (IME RJ/2016) Identifique a alternativa em que a configuração eletrônica da espécie química representada, em seu estado fundamental, é dada por: a) Cu+ b) Sn2+ c) Cd d) Ge2+ e) Zn+ 30. (ESCS DF/2015) Em 2013, o comércio internacional de minério de ferro foi de 1,23 bilhão de toneladas, dado que ilustra claramente o fenômeno da globalização. Nesse cenário, o Brasil ocupa posição de destaque porque possui a segunda maior reserva do planeta, em termos de ferro contido no minério. Os dois principais minérios encontrados no Brasil são a hematita (Fe2O3) e a magnetita (Fe3O4). O ferro também é comumente encontrado na siderita (FeCO3). No estado fundamental de energia, um átomo de ferro possui exatamente a) seis elétrons em orbitais d. b) seis elétrons em orbitais f. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 76 c) seis elétrons em orbitais s. d) dezoito elétrons em orbitais p. 31. (UFJF MG/2015) O metal que dá origem ao íon metálico mais abundante no corpo humano tem, no estado fundamental, a seguinte configuração eletrônica: nível 1: completo; nível 2: completo; nível 3: 8 elétrons; nível 4: 2 elétrons Esse metal é denominado: a) ferro (Z=26). b) silício (Z = 14). c) cálcio (Z = 20). d) magnésio (Z= 12). e) zinco (Z= 30). 32. (IFSP/2014) Silício é um elemento químico utilizado para a fabricação dos chips, indispensáveis ao funcionamento de praticamente todos os aparelhos eletrônicos. Esse elemento possui número atômico igual a 14. Sendo assim, o número de elétrons da camada de valência do átomo de silício no estado fundamental é a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. Números Quânticos 33. (ACAFE/2020) Um átomo X possui o conjunto de números quânticos do seu elétron mais externo dado por: n = 4, l = 0, m = 0 e s = +1/2 (considerando que o primeiro elétron a ocupar o orbital possui número quântico de spin +1/2). Este átomo é isótono de um átomo hipotético Y que possui uma relação com X dada por AY - Ax = 7. Assinale a alternativa que apresenta o conjunto de números quânticos do elétron mais externo do cátion trivalente do átomo Y. a) n = 3, l = 2, m = -2, s = –½. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 77 b) n = 4, l = 0, m = 0, s = –½. c) n = 3, l = 2, m = 0, s = +½. d) n = 3, l = 2, m = +2, s = +½. 34. (UECE/2017) Na distribuição eletrônica do 38Sr88, o 17º par eletrônico possui os seguintes valores dos números quânticos (principal, secundário, magnético e spin): a) 4, 2, 0, –½ e +½. b) 4, 1, +1, –½ e +½. c) 4, 1, 0, –½ e +½. d) 4, 2, –1, –½ e +½. 35. (PUC Camp SP/2016) Durante a fusão nuclear que ocorre no Sol, formam-se átomos de hélio 𝐻𝑒2 4 . Esse átomo possui a) 2 prótons e 2 nêutrons. b) 2 prótons e 4 nêutrons. c) 2 prótons e nenhum nêutron. d) 4 prótons e 2 nêutrons. e) 4 prótons e nenhum nêutron. 36. (UEG GO/2016) De acordo com o modelo atômico atual, a disposição dos elétrons em torno do núcleo ocorre em diferentes estados energéticos, os quais são caracterizados pelo número quântico principal e secundário. Para o elétron mais energético do átomo de escândio no estado fundamental, os números quânticos principal e secundário são respectivamente a) 3 e 0 b) 3 e 2 c) 4 e 0 d) 4 e 2 37. (UFRR/2016) Qual o número máximo de elétrons que podem estar presentes no nível quântico principal, n = 3? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 78 a) 8 b) 18 c) 32 d) 2 e) 28 38. (UEPG PR/2015) O número de elétrons do ânion X2– de um elemento X é igual ao número de elétrons do átomo neutro de um gás nobre, esse átomo de gás nobre apresenta distribuição eletrônica igual a 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 e número de massa 40. Diante disso, assinale o que for correto. 01. O número atômico do elemento X é 16. 02. Para os átomos do elemento X, o número quântico secundário dos elétrons do subnível 2p é 2. 04. A eletrosfera dos átomos do elemento X está dividida em 3 camadas ou níveis com energias definidas, onde se localizam os elétrons. 08. Átomos do elemento X perdem 2 elétrons para adquirir a configuração X2–. 39. (UDESC SC/2013) Assinale a alternativa correta sobre o modelo atômico atual. a) O número de prótons é sempre igual ao número de nêutrons, em todos os átomos. b) Os elétrons se comportam como partículas carregadas, girando ao redor do núcleo em órbitas definidas. c) A descrição probabilística de um elétron em um orbital p gera uma forma esférica em torno do núcleo. d) Orbital é a região mais provável de se encontrar o elétron a uma certa distância donúcleo. e) Os átomos são formados pelas partículas elétrons, prótons e nêutrons, cujas massas são semelhantes. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 79 7. Gabarito Sem Comentários 1. B 2. D 3. E 4. E 5. A 6. A 7. B 8. 04 9. A 10. 27 11. C 12. A 13. D 14. E 15. A 16. D 17. D 18. D 19. A 20. C 21. B 22. C 23. C 24. D 25. A 26. B 27. A 28. D 29. D 30. A 31. C 32. D 33. D 34. C 35. A 36. B 37. B 38. 05 39. D 8. Resoluções Das Questões Fundamentais I. Questão fundamental 01 Complete o quadro a seguir com as informações de número de massa, número atômico, número de nêutrons e número de elétrons para cada espécie química. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 80 Na + Fe Xe He Pb 4+ S Br - Mn O 2- A 23 56 132 4 207 32 81 55 16 Z 11 26 54 2 82 16 35 25 8 n 12 30 78 2 125 16 46 30 8 e- 10 26 54 2 78 16 36 25 10 II. Questão fundamental 02 Faça a distribuição eletrônica, em ordem energética, das seguintes espécies químicas: a) 3Li: 1s2 2s1 b) 9F: 1s2 2s2 2p5 c) 22Ti: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 d) 35Br: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 e) 26Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 f) 47Ag+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 (lembre-se que a prata é exceção, terminaria em d9, logo se transforma em d10). g) 17Cl-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 9. Questões Resolvidas e Comentadas 1. (FUVEST/2021) No fragmento a seguir, o autor explora conceitos químicos na forma de poesia t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 81 Sobre os conceitos mencionados, foram feitas as seguintes afirmações: I. A equação química mostrada na linha 2 pode ser associada à liberação de energia, pois corresponde à reação de fotossíntese com consumo de gás carbônico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 82 II. A equação química apresentada na linha 6 representa uma reação na qual o número de oxidação das espécies é alterado, sendo associada a corrosão. III. O modelo incompleto referido na linha 7 refere-se ao proposto por Thomson, que identificava a presença de partículas com carga negativa dentro de uma esfera. Está correto o que se afirma no(s) item(ns) a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas e) I, II, e III. Comentários Julgando os itens, tem-se: I. Errado. A equação na linha 2 é a reação de combustão que é a reação inversa da fotossíntese. II. Certo. A reação da linha 6 é uma reação de oxirredução porque o ferro altera o nox de 0 para +3 e o oxigênio altera o nox de 0 para -2. III. Errado. O modelo incompleto referido na linha 7 é o modelo de Rutherford que era criticado pelo fator do elétron converter energia cinética em campo magnético, logo, o movimento deveria ser espiralado. Gabarito: B 2. (ENEM/2020) No final do século XIX, muitos cientistas estavam interessados nos intrigantes fenômenos observados nas ampolas de raios catódicos, que são tubos sob vácuo em que se ligam duas placas a uma fonte de alta tensão. Os raios catódicos passam através de um orifício no ânodo e continuam o percurso até a outra extremidade do tubo, onde são detectados pela fluorescência produzida ao chocarem-se com um revestimento especial, como pode ser observado na figura. Medições da razão entre a carga e a massa dos constituintes dos raios catódicos mostram que a sua identidade independe do material do cátodo ou do gás dentro das ampolas. CHANG, R.; GOLDSBY, K. A. Química. Porto Alegre: Bookman, 2013 (adaptado). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 83 Essa radiação invisível detectada nas ampolas é constituída por a) ânions. b) cátions. c) prótons. d) elétrons. e) partículas alfa. Comentários Os Tubos de Raios Catódicos conseguem produzir um feixe de elétrons que, submetidos a uma tensão de algumas centenas ou milhares de volts, são acelerados para a outra extremidade do tubo. Este feixe de elétrons, se for incidido sobre placas metálicas, podem liberar radiações eletromagnéticas como Raios X, Ultravioleta e Luz Visível. Portanto, a radiação invisível detectada nas ampolas desses tubos é composta por elétrons. Gabarito: D 3. (UFRGS/2019) Na coluna 1, estão listados eventos ou situações físicas; na 2, grandes áreas das teorias físicas. COLUNA 1 COLUNA 2 Descrição de sistemas que envolvam objetos que se movam com velocidades próximas da velocidade da luz. Descrição de fenômenos que ocorrem em dimensões muito pequenas, como as de um átomo 3. Unificação da Eletricidade e Magnetismo, conforme realizada por Maxwell. Física Clássica Física Quântica Física Relativística A alternativa que relaciona corretamente o evento ou situação com a área usada para descrevê-lo é a) 1(a), 2(b) e 3(c). b) 1(a), 2(c) e 3(b). c) 1(b), 2(c) e 3(a). d) 1(c), 2(a) e 3(b). e) 1(c), 2(b) e 3(a) Comentários “c”. A descrição de sistemas que envolvam objetos que se movam com velocidades próximas da velocidade da luz foi abordada pela Física Relativística. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 84 “b”. A Física Quântica é capaz de descrever fenômenos que ocorrem em dimensões muito pequenas, como as de um átomo. “a”. Maxwell unificou a eletricidade e o magnetismo no escopo da Física Clássica. Gabarito: E 4. (UNESP/2019) As figuras representam dois modelos, 1 e 2, para o átomo de hidrogênio. No modelo 1, o elétron move-se em trajetória espiral, aproximando-se do núcleo atômico e emitindo energia continuamente, com frequência cada vez maior, uma vez que cargas elétricas aceleradas irradiam energia. Esse processo só termina quando o elétron se choca com o núcleo. No modelo 2, o elétron move-se inicialmente em determinada órbita circular estável e em movimento uniforme em relação ao núcleo, sem emitir radiação eletromagnética, apesar de apresentar aceleração centrípeta. Nesse modelo a emissão só ocorre, de forma descontínua, quando o elétron sofre transição de uma órbita mais distante do núcleo para outra mais próxima. A respeito desses modelos atômicos, pode-se afirmar que a) o modelo 1, proposto por Bohr em 1913, está de acordo com os trabalhos apresentados na época por Einstein, Planck e Rutherford. b) o modelo 2 descreve as ideias de Thomson, em que um núcleo massivo no centro mantém os elétrons em órbita circular na eletrosfera por forças de atração coulombianas. c) os dois estão em total desacordo com o modelo de Rutherford para o átomo, proposto em 1911, que não previa a existência do núcleo atômico. d) o modelo 1, proposto por Bohr, descreve a emissão de fótons de várias cores enquanto o elétron se dirige ao núcleo atômico. e) o modelo 2, proposto por Bohr, explica satisfatoriamente o fato de um átomo de hidrogênio não emitir radiação o tempo todo. Comentários t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 85 a) O modelo 1 está coerente apenas com o trabalho de Rutherford. Planck foi o autor da Teoria Quântica que serviu de base para o Modelo Atômico de Bohr, que explicava por que não haveria o colapso ilustrado em 1. Portanto, a afirmação está errada. b) Para Thomson, não havia a noção de núcleo. O átomo era formado por uma massa positiva com elétrons incrustados na sua superfície. Afirmação errada. c) O modelo 1 está em acordo com o modelo de Rutherford. Além disso, Rutherford foi o primeiro cientista a propor a noção de núcleo atômico. Afirmação errada. d) Na verdade, isso está descrito no modelo 2. O modelo 2 descreve coerentemente o Modelo Atômico de Bohr. Afirmação errada. e)Isso mesmo. O Modelo Atômico de Bohr resolveu o paradoxo de Rutherford, explicando por que não havia emissão de energia eletromagnética o tempo todo por um átomo de hidrogênio. Afirmação correta. Gabarito: E 5. (UNIFOR CE/2018) O modelo atômico de Rutherford foi fundamentado nas observações do experimento em que uma fina lâmina de ouro (0,0001 mm de espessura) foi bombardeada com partículas alfa, emitidas pelo polônio (Po) contido no interior de um bloco de chumbo (Pb), provido de uma abertura estreita, para dar passagem às partículas por ele emitidas. Envolvendo a lâmina de ouro (Au), foi colocada uma tela protetora revestida de sulfeto de zinco, conforme figura abaixo. Observando as cintilações na tela revestida de sulfeto de zinco, Rutherford verificou que muitas partículas atravessavam a lâmina de ouro sem sofrer desvio e que poucas partículas sofriam desvio. De acordo com o experimento de Rutherford, está correto o que se afirma em: a) As partículas α sofrem desvio ao colidir com os núcleos dos átomos de Au. b) As partículas α possuem carga elétrica negativa. c) Partículas α sofrem desvio ao colidir com elétrons dos átomos de Au. d) Na ilustração, não foram indicadas as partículas α que não atravessaram a lâmina de Au. e) O tamanho do átomo é cerca de 1.000 a 10.000 vezes maior que o seu núcleo. Comentários a) Certo. O núcleo atômico é uma região de alta densidade e apresenta partículas unidas por forças fortes. As partículas alfa e o núcleo atômico apresentam cargas positivas, logo se repelem. A partícula alfa ao ser atirada em direção ao núcleo sofrerá desvio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 86 b) Errado. As partículas alfa são atraídas por um campo elétrico negativo, logo são positivas. Elas são formadas, somente, por dois prótons e dois nêutrons. c) Errado. Os elétrons não repelem as partículas alfa, portanto não sofreriam desvio. Os elétrons podem ser absorvidos pelas partículas alfa formando, assim, átomos de hélio. d) Errado. No desenho as partículas que ricochetearam na placa foram indicadas. e) Errado. O tamanho do átomo é cerva de 10000 a 100000 vezes maior que o núcleo atômico. Gabarito: A 6. (UFU MG/2017) O texto faz referência às conclusões de Bohr ao explicar as dificuldades teóricas do modelo atômico rutherfordiano. A história do Modelo de Bohr Que a energia radiada não é emitida (ou absorvida) da maneira contínua admitida pela eletrodinâmica clássica, mas apenas durante a passagem dos sistemas de um estado "estacionário" para outro diferente. Que o equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários é governado pelas leis da mecânica clássica, não se verificando estas leis nas transições dos sistemas entre diferentes estados estacionários. Que é homogênea a radiação emitida durante a transição de um sistema de um estado estacionário para outro, e que a relação entre a frequência n e a quantidade total de energia emitida é dada por E = h∙n, sendo h a constante de Planck. Que os diferentes estados estacionários de um sistema simples constituído por um elétron que gira em volta de um núcleo positivo são determinados pela condição de ser igual a um múltiplo inteiro de h/2 a razão entre a energia total emitida durante a formação da configuração e a frequência de revolução do elétron. Admitindo que a órbita do elétron é circular, esta hipótese equivale a supor que o momento angular do elétron em torno do núcleo é igual a um múltiplo inteiro de h/2p. Que o estado "permanente" de um sistema atômico - isto é, o estado no qual a energia emitida é máxima - é determinado pela condição de ser igual a h/2p o momento angular de cada elétron em torno do centro da sua órbita. Disponível em: <https://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod06/m_s04.html> Acesso em: 15 abr. 2017. O problema que motivou Bohr a propor suas explicações e, consequentemente, seu modelo, baseou-se em qual das seguintes considerações? a) O elétron acelerado irradia energia, estando sujeito a forças centrípetas que o levariam a desenvolver órbitas espiraladas no sentido do núcleo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 87 b) A massa do átomo estava concentrada no núcleo e os elétrons girariam em torno dele em órbitas distintas com a mesma energia. c) As órbitas possuíam quantidade de energia fixa e os elétrons, ao passar de uma órbita menos energética para uma órbita mais energética, emitiriam energia. d) Os experimentos desenvolvidos no laboratório de Rutherford estavam incorretos e os elétrons ficariam retidos na folha de ouro, sem atravessá-la. Comentários a) Certo. O modelo de Rutherford, modelo anterior ao de Bohr, apresentava dois problemas: repulsão dos prótons no núcleo e o movimento espiralado dos elétrons em direção ao núcleo. Segundo a física clássica, os elétrons irradiam energia de seu movimento cinético em onda eletromagnética reproduzindo, portanto, o movimento espiralado do elétron. b) Errado. Cada órbita circular apresenta uma energia específica. c) Errado. Um elétron, ao mudar de uma camada mais interna (de menor energia) para uma camada mais externa (de maior energia), absorve energia. d) Errado. Os experimentos elaborados por Rutherford utilizavam partículas alfa que, segundo o modelo atômico de Thomson, deveriam atravessar livremente o átomo. Gabarito: A 7. (ENEM/2017) Pesquisadores conseguiram estimular a absorção de energia luminosa em plantas graças ao uso de nanotubos de carbono. Para isso, nanotubos de carbono “se inseriram” no interior dos cloroplastos por uma montagem espontânea, através das membranas dos cloroplastos. Pigmentos da planta absorvem as radiações luminosas, os elétrons são “excitados” e se deslocam no interior de membranas dos cloroplastos, e a planta utiliza em seguida essa energia elétrica para a fabricação de açúcares. Os nanotubos de carbono podem absorver comprimentos de onda habitualmente não utilizados pelos cloroplastos, e os pesquisadores tiveram a ideia de utilizá-los como “antenas”, estimulando a conversão de energia solar pelos cloroplastos, com o aumento do transporte de elétrons. Nanotubos de carbono incrementam a fotossíntese de plantas. Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 14 nov. 2014 (adaptado). O aumento da eficiência fotossintética ocorreu pelo fato de os nanotubos de carbono promoverem diretamente a a) utilização de água. b) absorção de fótons. c) formação de gás oxigênio. d) proliferação dos cloroplastos. e) captação de dióxido de carbono. Comentários A absorção de energia luminosa é o critério utilizado na tecnologia dos nanotubos, que é consequência da excitação dos elétrons. Os elétrons absorvem energia saltando para níveis de t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 88 maior energia. Assim, o único item que correlaciona a absorção de energia pelos elétrons à energia é o item B, absorção de fótons. Os fótons são entendidos como pacotes/frações de energia. Gabarito: B 8. (Unifacs BA/2016) Um laser, utilizado contra rugas, vem se mostrando eficaz para amenizar marcas de queimaduras e atenuar a dor por elas produzidas. O tratamento está sendo aplicado por uma dermatologista de Miami, Estados Unidos. Durante o tratamento, os tecidos das cicatrizes são praticamente retirados pela ação do calor emitido, regenerando a pele. O alívio da dor ocorre após dias ou semanas depois de cada sessão. O novo recurso disponível é um dos procedimentos do esforço para encontrar saídas contra dores crônicas, condição que, segundo o Instituto Americano de Medicina, é o maior problema de saúde pública do mundo. A análise das informações do texto, sobre a aplicação do laser no tratamento da dor crônica e da figura, permite corretamente inferir:01. O laser é um emissor de radiação gama, γ, de alta energia eletromagnética. 02. A ação do calor é de vaporizar as células do tecido da cicatriz e promover a regeneração. 03. Ao passar do estado excitado para o metaestável, os elétrons absorvem energia no processo de emissão de luz. 04. A luz de um flash sobre um íon de cromo, Cr3+, de um determinado laser constitui processo de absorção de energia eletromagnética. 05. A energia de excitação do elétron é completamente transferida em emissão de luz durante o retorno de elétrons ao estado fundamental. Comentários 01. Errado. No texto só ocorre menção à luz e ao infravermelho (calor). A radiação gama não corresponde à um fenômeno da eletrosfera, mas sim nuclear. Durante o procedimento, constata- se uma transição na eletrosfera. 02. Errado. Não ocorre vaporização, mas sim reparação. A vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso, portanto, não ocorre vaporização do tecido da pele. 03. Errado. A passagem de um estado de maior energia para um estado de energia de menor energia, sempre ocorrerá liberação de energia, portanto os elétrons liberam energia no processo de emissão de luz. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 89 04. Certo. A liberação de luz, somente, foi possível devido à absorção de energia dos elétrons. Se não houvesse absorção de energia, não haveria estado excitado e, consequentemente, não haveria liberação de energia luminosa. 05. Errado. O texto faz referência ao aquecimento realizado sobre a pele. O aquecimento é provocado pela radiação infravermelho que é uma onda eletromagnética de frequência menor que o vermelho. Portanto, a energia total absorvida corresponde à energia luminosa e ao infravermelho. Gabarito: 04 9. (UEA AM/2016) A proporção entre os volumes do núcleo e da eletrosfera do átomo foi estimada por a) Rutherford, com base na incidência de partículas alfa em lâminas metálicas. b) Rutherford, com base em seus estudos sobre raios catódicos. c) Thomson, em seus experimentos com ampolas contendo gás rarefeito. d) Dalton, em seus estudos sobre proporções de reagentes em transformações químicas. e) Dalton, em seus estudos sobre os gases componentes do ar. Comentários Os modelos atômicos de Dalton e Thomson não apresentam núcleo e eletrosfera, portanto não apresentavam a proporção volume do núcleo e da eletrosfera. Rutherford realizou o experimento do bombardeamento da lâmina de oura através de partículas alfa. O experimento de raios catódicos foi realizado por Thomson para a descoberta dos elétrons. Gabarito: A 10. (UEPG PR/2015) Com relação às teorias atômicas, assinale o que for correto. 01. Thomson propôs que o átomo seria uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de cargas negativas. 02. Dalton propôs que os átomos são esferas rígidas indivisíveis, que não podem ser criados nem destruídos. 04. Rutherford propôs um modelo de átomo conhecido como sistema planetário, onde os elétrons se mantêm em movimento circular ao redor do núcleo. 08. Bohr propôs entre seus postulados que os elétrons se movem ao redor do núcleo atômico central em órbitas específicas, com energias definidas. 16. O salto de elétrons de um nível energético para outro também está entre os postulados de Bohr. Comentários 01. Certo. O modelo de Thomson foi intitulado de pudim com passas, o qual apresentava elétrons (carga negativa) mergulhados em um fluido de carga positiva. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 90 02. Certo. Segundo o modelo atômico de Dalton intitulado bola de bilhar, o átomo era uma partícula esférica, maciça e indestrutível. 04. Errado. Rutherford propôs o modelo atômico sistema planetário, o qual apresentava os elétrons se movimentando ao redor de um núcleo. As órbitas circulares que os elétrons ocupam só foi estabelecida pelo modelo atômico de Bohr. 08. Certo. O modelo atômico de Bohr propunha que os elétrons ocupavam órbitas quantizadas, ou seja, estas apresentam quantidade fixa de energia e formato circular. 16. Certo. A partir dos espectros descontínuos de luz dos elementos, Bohr defende que o elétron pode absorver ou emitir energia, consequentemente, mudando de camada eletrônica. Gabarito: 27 11. (UECE/2015) 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. Comentários A massa de um átomo está concentrada no núcleo, porque a massa de um elétron é cerca de 1826 vezes menor que do próton. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 91 O tamanho do núcleo é de 10000 a 100000 vezes menor que o tamanho do átomo, ou seja, se o átomo fosse o Maracanã, o núcleo seria uma bola de pingue-pongue ou a cabeça de um alfinete. Portanto, o tamanho do núcleo na imagem acima deveria ser, consideravelmente, menor. Gabarito: C 12. (Fac. de Ciências da Saúde de Barretos SP/2014) O modelo atômico que considera como elemento químico o conjunto de partículas maciças, indestrutíveis, de mesma massa e sem a presença de cargas elétricas é o de a) Dalton. b) Rutherford. c) Demócrito. d) Bohr. e) Thomson. Comentários O único modelo atômico que apresenta o átomo como indivisível é o modelo de Dalton, sendo o átomo esférico, maciço e indivisível. Demócrito não apresenta modelo experimental atômico, apenas reflexões sobre o assunto. No modelo de Thomson possui elétrons, no modelo de Rutherford apresenta prótons e elétrons e no modelo de Bohr apresenta prótons, nêutrons e elétrons. Gabarito: A 13. (UFRGS RS/2019) A Tabela Periódica agrupa todos os elementos químicos conhecidos pelo homem, conforme as suas propriedades e em ordem crescente de número atômico. Em 2019 completaram-se 150 anos da versão proposta por Dmitri Ivanovich Mendeleev e a Assembleia Geral das Nações Unidas, em 20 de dezembro de 2017, durante sua 74ª Reunião Plenária, proclamou o ano de 2019 como o Ano Internacional da Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Utilize a Tabela Periódica fornecida para identificar a afirmativa CORRETA sobre a composição (número de prótons, nêutrons e elétrons) dos átomos ou íons: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 92 a) O cromo tem 52 prótons, 24 nêutrons e 52 elétrons. b) O íon Na⁺ tem 11 prótons, 13 nêutrons e 12 elétrons. c) O carbono tem 12 prótons, 6 nêutrons e 6 elétrons. d) O íon Cr²⁺ tem 24 prótons, 28 nêutrons e 22 elétrons. e) O íon Be²⁺ tem 9 prótons, 4 nêutrons e 7 elétrons. Comentários Sobre os elementos citados temos: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 93 Gabarito: D 14. (UFRGS RS/2019)Assinale a alternativa que exibe uma série isoeletrônica. Al3+ – Si4+ – S2– – Cl– Cl– – Br– – Se2– – O2– Si4+ – Se2– – Cl– – K+ Ca2+ – Al3+ – Si4+ –Br– K+ – Ca2+ – S2– – Cl– Comentários: Consultando a tabela periódica, sabe-se os números atômicos (número de prótons) dos elementos (O=8, Al= 13, Si=14, S=16, Cl=17, K=19, Ca=20, Se=34 e Br=35). O número de elétrons de um átomo neutro é igual ao número de prótons. Determina-se as quantidades de elétrons dos átomos e de seus íons. O Al Si S Cl K Ca Se Br 8 e- 13 e- 14 e- 16 e- 17 e- 19 e- 20 e- 34 e- 35 e- O2- Al3+ Si4+ S2- Cl- K+ Ca2+ Se2- Br- 10 e- 10 e- 10 e- 18 e- 18 e- 18 e- 18 e- 36 e- 36 e- t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 94 Espécies isoeletrônicas são espécies que apresentam a mesma quantidade de elétrons. Gabarito: E 15. (FAMERP SP/2018) O íon 𝑪𝒂𝟐+𝟐𝟎 𝟒𝟎 e o átomo 𝑨𝒓𝟏𝟖 𝟒𝟎 apresentam o mesmo número a) de massa e de elétrons. b) atômico e de elétrons. c) de massa e de nêutrons. d) atômico e de massa. e) atômico e de nêutrons. Comentários O íon cálcio possui: Número de massa (A) Prótons Nêutrons elétrons 40 20 A=Z + n 40= 20 + n N = 20 Se fosse neutro, apresentaria 20 elétrons, porém possui 18 elétrons porque perdeu dois elétrons. O íon argônio apresenta: Número de massa (A) Prótons Nêutrons elétrons 40 18 A=Z + n 40= 18 + n N = 22 Por ser um átomo neutro, possui 18 prótons e 18 elétrons. Gabarito: A 16. (UDESC SC/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 95 Após a realização de uma série de experimentos foi detectado um íon Q2–, que possui carga 2–, possuindo assim número de elétrons igual a um gás nobre. O gás nobre em questão possui número atômico 18 e número de massa 40. Assinale a alternativa que contém, sequencialmente, o elemento Q e seu número atômico. a) O elemento Q é o argônio e possui número atômico 18. b) O elemento Q é o oxigênio e possui número atômico 8. c) O elemento Q é o cloro e possui número atômico 17. d) O elemento Q é o enxofre e possui número atômico 16. e) O elemento Q é o enxofre e possui número atômico 18. Comentários O gás nobre apresenta 18 prótons e 18 elétrons, portanto o ânion Q2- apresenta 18 elétrons. Sabendo que o íon Q2- possui dois elétrons a mais que a quantidade de prótons, então apresenta 16 prótons. O elemento químico é definido pela quantidade de prótons em seu núcleo que corresponde ao número atômico, portanto, o elemento químico de número atômico 16 é o enxofre. Gabarito: D 17. (UDESC SC/2016 - adaptado) Na Inglaterra por volta de 1900, uma série de experimentos realizados por cientistas, como Sir Joseph John Thompson (1856-1940) e Ernest Rutherford (1871-1937), estabeleceu um modelo do átomo que serviu de base à teoria atômica. Atualmente, sabe-se que três partículas subatômicas são os constituintes da maior parte dos átomos: próton, nêutrons e elétrons. Desta forma, o átomo constituído por 17 prótons, 18 nêutrons e 17 elétrons possui número atômico e número de massa, sequencialmente, igual a: a) 17 e 18 b) 34 e 52 c) 17 e 17 d) 17 e 35 e) 35 e 17 Comentários Número de massa (A) Prótons Nêutrons elétrons A=Z + n A = 17 + 18 A = 35 17 18 17 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 96 Gabarito: D 18. (UECE/2016) Sobre o elemento químico hidrogênio, assinale a afirmação FALSA. a) É o mais leve de todos os elementos. b) Foi o primeiro a ser formado após o fenômeno Big Bang. c) Pode ser obtido através de uma reação de metal com ácido concentrado. d) Todos os seus átomos possuem prótons, nêutrons e elétrons. Comentários a) Certo. O hidrogênio apresenta um próton e um elétron, portanto a massa de um próton é praticamente igual à massa do átomo de hidrogênio. b) Certo. O próton é formado por partículas menores que ele, portanto a fusão dessas partículas, ao formar um próton, dá origem ao átomo de hidrogênio. c) Certo. Os metais que são mais reativos os ácidos liberam gás hidrogênio. Exemplos desses metais: metais alcalinos, alcalinoterrosos, alumínio, manganês, zinco, ferro, cobalto, níquel e chumbo. d) Errado. O átomo de hidrogênio (1H) não possui nêutron em seu núcleo. O hidrogênio é formado por 1 próton e 1 elétron. Gabarito: D 19. (UESPI/2011) Considerando os dados a seguir, e que A e M são isóbaros, e M e Z são isótopos, determine os números atômicos e de massa de cada um dos átomos. X+1A3y+5 xM2x+2 y+3Z4y a) 7A14; 6M14; 6Z12. b) 6A12; 5M12; 5Z10. c) 7A14; 7M15; 6Z15. d) 6A13; 6M12; 7Z12. e) 5A11; 6M11; 6Z12. Comentários t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 97 Portanto, 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1: 3𝑦 + 5 = 2𝑥 + 2 𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2: 𝑦 + 3 = 𝑥 Substituindo (y+3) na equação 1, temos: 3𝑦 + 5 = 2(𝑦 + 3) + 2 3𝑦 + 5 = 2𝑦 + 6 + 2 𝑦 = 3 Assim, y +3 = x → 3 + 3 = x → x = 6. Substituindo os valores encontrados nos átomos, temos: Gabarito: A 20. (UERJ/2014) Uma forma de identificar a estabilidade de um átomo de qualquer elemento químico consiste em relacionar seu número de prótons com seu número de nêutrons em um gráfico denominado diagrama de estabilidade, mostrado a seguir. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 98 São considerados estáveis os átomos cuja interseção entre o número de prótons e o de nêutrons se encontra dentro da zona de estabilidade mostrada no gráfico. Verifica-se, com base no diagrama, que o menor número de massa de um isótopo estável de um metal é igual a: a) 2 b) 3 c) 6 d) 9 Comentários Os elementos químicos são identificados pelos números atômicos, portanto, no gráfico apresentado na questão temos cinco elementos químicos: hidrogênio, hélio, lítio, berílio e boro. Desses elementos químicos, somente, lítio e berílio são metais. Presta atenção no comando da questão porque é exigido que seja um METAL. Segundo o gráfico, para o elemento lítio (3 prótons), temos dois isótopos: um com 3 nêutrons e outro com 4 nêutrons, e, consequentemente, apresentam números de massa iguais a 6 e 7, respectivamente. Segundo o gráfico, para o elemento berílio (4 prótons), temos três isótopos: um com 4 nêutrons, outro com 5 nêutrons e outro com 6 nêutrons, e, consequentemente, apresentam números de massa iguais a 8, 9 e 10, respectivamente. Portanto, o elemento metálico que apresenta o menor valor de número de massa é o 3Li6. Gabarito: C 21. (UERJ/2013) A descoberta dos isótopos foi de grande importância para o conhecimento da estrutura atômica da matéria. Sabe-se, hoje, que os isótopos 54Fe e 56Fe têm, respectivamente, 28 e 30 nêutrons. A razão entre as cargas elétricas dos núcleos dos isótopos 54Fe e 56Fe é igual a: a) 0,5 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 99 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0 Comentários Perceba que o comando da questão diz respeito à carga elétrica nuclear. NUCLEAR! O que possui carga e se encontra no núcleo? O próton. Sabendo que os dois átomos de ferro são do mesmo elemento químico, logo apresentam o mesmo número de prótons. Portanto, a razão entre os números de prótons (cargas elétricas dos núcleos) é igual a 1. Gabarito: B 22. (FGV SP/2012) A tabela seguinte apresenta dados referentes às espécies K, K+, Ca2+ e S2–. Em relação a essas espécies, são feitas as seguintes afirmações: K+ e Ca2+ são isótonos; K e Ca2+ são isóbaros; K+ tem mais prótons que K; K+ e S2– têm o mesmo número de elétrons. É correto apenas o que se afirma em a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV. ComentáriosI. Certo. Os íons K+ e Ca2+ possuem o mesmo número de nêutrons (22) e diferentes números atômicos, deste modo são isótonos. II. Errado. K+ apresenta número de massa igual a 41 (19 + 22), enquanto o número de massa do Ca2+ é igual a 42, então esses íons não são isóbaros. III. Errado. As duas espécies comparadas são do mesmo elemento químico, logo possuem o mesmo número de prótons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 100 IV. Certo. K+ apresenta 18 elétrons (19 elétrons, quando átomo neutro, menos 1 elétron) e o S2- apresenta 18 elétrons (16 elétrons, quando átomo neutro, mais 2 elétrons). Gabarito: C 23. (UFU MG/2011) Há um grande medo nas pessoas em relação aos avanços das técnicas nucleares. Porém, áreas como a medicina, a agricultura e particularmente a indústria farmacêutica são beneficiadas com o desenvolvimento destas técnicas. A radioterapia, por exemplo, que teve sua origem na aplicação do elemento rádio pelo casal Curie, para destruir células cancerosas, é hoje realizada com radioisótopos do iodo, como o iodo-131, em terapia para eliminar lesões, identificadas nos radiodiagnósticos da tireóide. Fonte: http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/aplica.pdf Sobre esse radioisótopo, assinale a alternativa correta. a) A principal diferença entre radioisótopos do iodo, como o iodo-131 e o iodo-123, está no número de prótons presentes no núcleo destes elementos. b) O iodo-131 possui 77 nêutrons e seu número atômico é 53. c) Sabendo que o iodo-131 é incorporado ao corpo do paciente através da ingestão de iodeto de potássio (KI), pode-se afirmar que, neste composto, o número de oxidação do iodo é -1. d) Os isótopos, que são átomos de diferentes elementos químicos, podem ser explicados a partir dos postulados de Dalton sobre a teoria atômica. Comentários a) Errado. O número atômico do elemento iodo é 53, portanto os isótopos iodo-131 e o iodo- 123 possuem 78 e 70 nêutrons, respectivamente. b) Errado. O iodo-131 possui 78 nêutrons. c) Certo. O átomo de iodo recebe um elétron quando se liga ao átomo de potássio. Essa transferência de elétrons produz dois íons: o ânion I- e o cátion K+. O número de oxidação de uma espécie química iônica é igual a sua carga, portanto o nox (número de oxidação) do iodo quando ligado ao potássio é -1. d) Errado. segundo Dalton, os átomos são indivisíveis e seus elementos químicos, eram identificados por suas massas e tamanhos. Gabarito: C 24. (UFPR/2010) Considere as seguintes afirmativas sobre dois elementos genéricos X e Y: X tem número de massa igual a 40; X é isóbaro de Y; Y tem número de nêutrons igual a 20. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o número atômico e a configuração eletrônica para o cátion bivalente de Y. a) 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 101 b) 18 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. c) 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2. d) 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. e) 18 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Comentários A = ZY + n, sendo Zy o número de prótons do átomo Y. 40 = ZY + 20 ZY = 20 Como ZY é um átomo neutro, então o número de prótons é igual ao número de elétrons. A distribuição eletrônica de 20Y é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2, portanto a distribuição eletrônica de seu cátion bivalente (20Y2+) é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Gabarito: D 25. (UERJ/2019) Recentemente, cientistas conseguiram produzir hidrogênio metálico, comprimindo hidrogênio molecular sob elevada pressão. As propriedades metálicas desse elemento são as mesmas dos demais elementos do grupo 1 da tabela de classificação periódica. Essa semelhança está relacionada com o subnível mais energético desses elementos, que corresponde a: a) ns1 b) np2 c) nd3 d) nf4 Comentários Os elementos do grupo 1 da tabela periódica terminam a sua distribuição em s1. Elementos que apresentam propriedades químicas semelhantes, geralmente, terminam suas distribuições eletrônicas no mesmo subnível e com a mesma quantidade de elétrons. Os elementos do grupo 1 e o hidrogênio apresentam configuração terminadas em s1 e mudam os níveis de energia de valência e, assim, todos apresentam a distribuição genérica de valência ns1. Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 102 26. (UFPR/2017) As propriedades das substâncias químicas podem ser previstas a partir das configurações eletrônicas dos seus elementos. De posse do número atômico, pode-se fazer a distribuição eletrônica e localizar a posição de um elemento na tabela periódica, ou mesmo prever as configurações dos seus íons. Sendo o cálcio pertencente ao grupo dos alcalinos terrosos e possuindo número atômico Z = 20, a configuração eletrônica do seu cátion bivalente é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s23d2 e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s24p2 Comentários O cátion bivalente é a espécie química que apresenta dois elétrons a menos que o número de prótons. Portanto, 20Ca é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 e 20Ca2+ é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Gabarito: B 27. (ACAFE SC/2017) Baseado nos conceitos sobre distribuição eletrônica, analise os itens a seguir. 24Cr = [Ar] 4s2 3d4 29Cu = [Ar] 4s2 3d9 26Fe2+ = [Ar] 4s2 3d4 Assinale a alternativa correta. a) Todos os itens estão incorretos. b) Todos os itens estão corretos. c) Apenas I e II estão corretos. d) Apenas III está correto. Comentários Os elementos cromo e cobre correspondem a exceção da distribuição eletrônica d4 e d9. Por questão de aumentar a estabilidade do átomo, as configurações que terminariam em 4s2 3d4 e 4s2 3d9 se transformam em 4s1 3d5 e 4s1 3d10. Contudo, as configurações eletrônicas dos itens I e II estão erradas. Sabendo que o argônio possui número atômico igual a 18, o 26Fe apresenta a seguinte distribuição eletrônica [Ar] 4s2 3d6, ao perder dois elétrons da camada de valência se torna [Ar] 3d6. Item III errado. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 103 Gabarito: A 28. (UDESC SC/2017) O quadro abaixo apresenta o número de prótons, nêutrons e elétrons de quatro espécies químicas. Com base no quadro, analise as proposições. A espécie I é um isótopo da espécie II. A espécie II é o ânion Cl–. A espécie III tem distribuição eletrônica: [Ar]4s23d104p4. A espécie IV é o cátion Li+. A espécie I é um átomo neutro. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. c) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. e) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras. Comentários I. Errado. As espécies I e II não são isótopos porque possuem os números de prótons diferentes. II. Certo. A espécie II possui mais elétrons do que prótons. III. Certo. A espécie III possui 34 elétrons e tem distribuição eletrônica: [Ar]4s23d104p4. IV. Certo. A espécie IV apresenta 3 prótons, logo é o elemento Lítio e possui 1 elétron a menos, portanto é um cátion monovalente. V. Errado. A espécie I não é um átomo neutro porque ocorre desigualdade no número de elétrons e prótons. Gabarito: D 29. (IME RJ/2016) Identifique a alternativa em que a configuração eletrônica da espécie química representada, em seu estado fundamental, é dada por: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 104 a) Cu+ b) Sn2+ c) Cd d) Ge2+ e) Zn+ Comentários A configuração eletrônica da espécie química fornecida é [Ar] 4s2 3d10. Sabendo que o número atômico do argônio é 18, a espécie possui 30 elétrons. A partir dos seguintes dados doselementos químicos: 29Cu, 50Sn, 48Cd, 32Ge e 30Zn. As espécies Cu+, Sn2+, Cd, Ge2+ e Zn+ apresentam 28, 48, 48, 30 e 29 elétrons, respectivamente. Assim, a única configuração eletrônica permitida é para a espécie Ge2+. Gabarito: D 30. (ESCS DF/2015) Em 2013, o comércio internacional de minério de ferro foi de 1,23 bilhão de toneladas, dado que ilustra claramente o fenômeno da globalização. Nesse cenário, o Brasil ocupa posição de destaque porque possui a segunda maior reserva do planeta, em termos de ferro contido no minério. Os dois principais minérios encontrados no Brasil são a hematita (Fe2O3) e a magnetita (Fe3O4). O ferro também é comumente encontrado na siderita (FeCO3). No estado fundamental de energia, um átomo de ferro possui exatamente a) seis elétrons em orbitais d. b) seis elétrons em orbitais f. c) seis elétrons em orbitais s. d) dezoito elétrons em orbitais p. Comentários t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 105 A distribuição eletrônica do ferro, em seu estado fundamental, é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 que apresenta as seguintes características: - 8 elétrons em orbitais s. - 12 elétrons em orbitais p. - 6 elétrons em orbitais d. - 0 elétrons em orbitais f. Gabarito: A 31. (UFJF MG/2015) O metal que dá origem ao íon metálico mais abundante no corpo humano tem, no estado fundamental, a seguinte configuração eletrônica: nível 1: completo; nível 2: completo; nível 3: 8 elétrons; nível 4: 2 elétrons Esse metal é denominado: a) ferro (Z=26). b) silício (Z = 14). c) cálcio (Z = 20). d) magnésio (Z= 12). e) zinco (Z= 30). Comentários Os 4 níveis completos da tabela periódica são: Níveis Subníveis Número de elétrons por nível 1 1s2 2 2 2s2 2p6 8 3 3s2 3p6 3d10 18 4 4s2 4p6 4d10 4f14 32 Segundo o elemento representado: Nível 1: 2 elétrons Nível 2: 8 elétrons Nível 3: 8 elétrons Nível 4: 2 elétrons Total: 2+8+8+2 = 20 elétrons. Resposta: átomo neutro de cálcio com 20 prótons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 106 Gabarito: C 32. (IFSP/2014) Silício é um elemento químico utilizado para a fabricação dos chips, indispensáveis ao funcionamento de praticamente todos os aparelhos eletrônicos. Esse elemento possui número atômico igual a 14. Sendo assim, o número de elétrons da camada de valência do átomo de silício no estado fundamental é a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. Comentários A distribuição eletrônica do átomo de silício (Z=14) é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2. Esse átomo apresenta dois elétrons na primeira camada, 8 elétrons na segunda e 4 elétrons na terceira, sendo esta a última camada (camada de valência). Gabarito: D 33. (ACAFE/2020) Um átomo X possui o conjunto de números quânticos do seu elétron mais externo dado por: n = 4, l = 0, m = 0 e s = +1/2 (considerando que o primeiro elétron a ocupar o orbital possui número quântico de spin +1/2). Este átomo é isótono de um átomo hipotético Y que possui uma relação com X dada por AY - Ax = 7. Assinale a alternativa que apresenta o conjunto de números quânticos do elétron mais externo do cátion trivalente do átomo Y. a) n = 3, l = 2, m = -2, s = –½. b) n = 4, l = 0, m = 0, s = –½. c) n = 3, l = 2, m = 0, s = +½. d) n = 3, l = 2, m = +2, s = +½. Comentários Com os números quânticos do elétron mais externo do átomo X, é possível concluir que a distribuição eletrônica de X termina em 4s1, ou seja, podemos representá-lo como ₁₉X. Se X e Y possuem o mesmo número de nêutrons, mas o número de massa de Y é maior em 7 unidades, isso significa que Y possui 7 prótons a mais que X, ou seja, é representado por ₂₆Y. Sendo assim, sua distribuição eletrônica é 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ e a do seu cátion trivalente será, então: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d5. Para o último elétron posicionado nesta distribuição, seus números quânticos serão: n=3 (camada 3), l=2 (subnível d), m=2 (posicionado no orbital central), s=+1/2 (primeiro elétron posicionado no orbital). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 107 Gabarito: D 34. (UECE/2017) Na distribuição eletrônica do 38Sr88, o 17º par eletrônico possui os seguintes valores dos números quânticos (principal, secundário, magnético e spin): 4, 2, 0, –½ e +½. 4, 1, +1, –½ e +½. 4, 1, 0, –½ e +½. 4, 2, –1, –½ e +½. Comentários A distribuição eletrônica em orbitais do átomo de estrôncio Identificando o 17º par: O par eletrônico se encontra no quarto nível (n=4), no subnível p (l=1), no orbital do meio (ml= 0) e um elétron girando para o sentido horário e outro anti-horário (+1/2 ou -1/2 e vice-versa). Resposta: 4, 1, 0, +1/2 e -1/2 ou 4, 1, 0, -1/2 e +1/2. Gabarito: C 35. (PUC Camp SP/2016) Durante a fusão nuclear que ocorre no Sol, formam-se átomos de hélio 𝑯𝒆𝟐 𝟒 . Esse átomo possui 2 prótons e 2 nêutrons. 2 prótons e 4 nêutrons. 2 prótons e nenhum nêutron. 4 prótons e 2 nêutrons. 4 prótons e nenhum nêutron. Comentários O hélio apresenta número de massa igual a 4 e dois prótons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 108 A = Z + n 4 = 2 + n n = 2 Gabarito: A 36. (UEG GO/2016) De acordo com o modelo atômico atual, a disposição dos elétrons em torno do núcleo ocorre em diferentes estados energéticos, os quais são caracterizados pelo número quântico principal e secundário. Para o elétron mais energético do átomo de escândio no estado fundamental, os números quânticos principal e secundário são respectivamente a) 3 e 0 b) 3 e 2 c) 4 e 0 d) 4 e 2 Comentários Para caracterizar os dois primeiros números quânticos não é necessário realizar a distribuição eletrônica em orbitais. A distribuição eletrônica, em ordem energética, de níveis e subníveis para o escândio ( Z=21) é 1s2 2s2 2p6 3s3 3p6 4s2 3d1. O elétron mais energético se encontra no nível 3 e subnível d, ou seja, número quântico principal 3 (n=3) e número quântico secundário 2 (l=2). Gabarito: B 37. (UFRR/2016) Qual o número máximo de elétrons que podem estar presentes no nível quântico principal, n = 3? a) 8 b) 18 c) 32 d) 2 e) 28 Comentários Níveis Subníveis Número de elétrons por nível 1 1s2 2 2 2s2 2p6 8 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 109 3 3s2 3p6 3d10 18 4 4s2 4p6 4d10 4f14 32 5 5s2 5p6 5d10 5f14 32 6 6s2 6p6 6d10 18 7 7s2 7p6 8 O nível 3 completo apresenta os níveis 3s2 3p6 3d10 que somam 18 elétrons. Gabarito: B 38. (UEPG PR/2015) O número de elétrons do ânion X2– de um elemento X é igual ao número de elétrons do átomo neutro de um gás nobre, esse átomo de gás nobre apresenta distribuição eletrônica igual a 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 e número de massa 40. Diante disso, assinale o que for correto. 01. O número atômico do elemento X é 16. 02. Para os átomos do elemento X, o número quântico secundário dos elétrons do subnível 2p é 2. 04. A eletrosfera dos átomos do elemento X está dividida em 3 camadas ou níveis com energias definidas, onde se localizam os elétrons. 08. Átomos do elemento X perdem 2 elétrons para adquirir a configuração X2–. Comentários O gás nobre citado no texto apresenta 18 elétrons, assim 18 prótons. O ânion X2- possui dois elétrons a mais que o número de prótons, portanto apresenta 18 elétrons e 16 prótons. Julgando os itens, temos: 01. Certo. A distribuição do elemento X neutro é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4, logo, apresenta 16 prótons e 16 elétrons. 02. Errado. O número quântico secundário para subnível p é 1. 04. Certo. A distribuição eletrônica do elemento 16X é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4. 08. Errado. Se os átomos X perdem elétrons devem possuircarga positiva, X2+. Gabarito: 05 39. (UDESC SC/2013) Assinale a alternativa correta sobre o modelo atômico atual. a) O número de prótons é sempre igual ao número de nêutrons, em todos os átomos. b) Os elétrons se comportam como partículas carregadas, girando ao redor do núcleo em órbitas definidas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 110 c) A descrição probabilística de um elétron em um orbital p gera uma forma esférica em torno do núcleo. d) Orbital é a região mais provável de se encontrar o elétron a uma certa distância do núcleo. e) Os átomos são formados pelas partículas elétrons, prótons e nêutrons, cujas massas são semelhantes. Comentários a) Errado. Quanto maior o número de prótons, maior será a quantidade de nêutrons para diminuir a repulsão eletrostática entre os prótons. A existência de isótopos comprova que o número de prótons pode ser diferente do número de nêutrons. Exemplo: 6C12 e 6C14. b) Errado. O modelo no modelo atômico atual o elétron não ocupa toda a órbita (camada eletrônica), mas ocupa uma região que fica no nível de energia sendo chamada de orbital. c) Errado. O orbital s apresenta formato esférico, enquanto o orbital p apresenta formato de halter. d) Certo. Orbital é a região de maior probabilidade (acima de 90%) de encontrar o elétron dentro de um subnível. e) Errado. A massa do elétron é muito mais leve que a massa do próton e do nêutron. Gabarito: D 10. Considerações Finais das Aulas Pronto! “O primeiro de muitos!” Parabéns! Não deixe de revisar esse capítulo, posteriormente. Como fazer isso? Sugestão: aplique a revisão 1/15/30, ou seja, 1 dia, 15 dias e 30 dias. Após terminar a resolução, confira o Gabarito e compare com a sua primeira resolução. Observe evoluções e reforce apontamentos nessa comparação. Esse passo é muito importante para o seu aprendizado. Aprender é um processo contínuo e gradual. “O começo é a metade do todo” Platão 11. Referências Figura 1 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/image- illustration/light-bulb-four-elements-fire-air-78710977?src=library >. Acesso em 06 de fevereiro de 2019. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 111 Figura 2 – Free Images. Disponível em < https://pt.freeimages.com/photo/alchemic-vials-2- 1143670 >. Acesso em 06 de fevereiro de 2019. Figura 3 – Wikipedia. Disponível em < https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Lavoisier_- _Trait%C3%A9_%C3%A9l%C3%A9mentaire_de_chimie,_1789_-_3895821_F.tif >. Acesso em 06 de fevereiro de 2019. Figura 4 – Wikipedia. Disponível em < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/Dalton%27s_symbols_of_the_element s._1806_Wellcome_M0004592.jpg >. Acesso em 06 de fevereiro de 2019. Figura 5 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/download/confirm/661937875?src=61sXPBGh8jLsmAqT_x VtXA-1-1&size=vector_eps >. Acesso em 06 de fevereiro de 2019. Figura 6 – Wikipedia. Disponível em < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/John_Dalton_Signature_c1827.svg >. Acesso em 07 de fevereiro de 2019. Figura 7 – Wikipedia. Disponível em < https://pt.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta#/media/File:VoltaBattery.JPG >. Acesso em 06 de fevereiro de 2019. Figura 8 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/download/confirm/518691688?src=LuCL_qBk93pSmtWnV6 nBHA-1-0&size=huge_jpg >. Acesso em 07 de fevereiro de 2019. Figura 9 – Wikipedia. Disponível em < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/Jjthomson_sig.svg >. Acesso em 07 de fevereiro de 2019. Figura 10 – Wikipedia. Disponível em < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e3/First_medical_X- ray_by_Wilhelm_R%C3%B6ntgen_of_his_wife_Anna_Bertha_Ludwig%27s_hand_- _18951222.gif >. Acesso em 07 de fevereiro de 2019. Figura 11 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/image- vector/behavior-alpha-beta-gamma-rays-electric-495529042?src=library >. Acesso em 07 de fevereiro de 2019. Figura 12 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/image- vector/rutherford-gold-foil-experiment-711798079 >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 13 – Wikipedia. Disponível em < https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Geiger- Marsden_experiment_expectation_and_result_(Portuguese).svg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – ATOMÍSTICA AULA 00 – ATOMÍSTICA 112 Figura 14 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/download/confirm/743952964?size=huge_jpg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 15 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/download/confirm/290382053?size=huge_jpg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 16 – Wikipedia. Disponível em < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/1911_Solvay_conference.jpg/6 75px-1911_Solvay_conference.jpg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 17 – Wikipedia. Disponível em < https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Solvay1911_participants2.jpg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 18 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/download/confirm/339037577?size=huge_jpg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 19 – Shutterstock. Disponível em < https://www.shutterstock.com/pt/download/confirm/155936723?size=huge_jpg >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 20 – Unsplash. Disponível em < https://unsplash.com/photos/k8OCHhEymME >. Acesso em 08 de fevereiro de 2019. Figura 21 – Shutterstock. 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