Aula 1 - Atomos e Tabela Periodica

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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
AULA 01 – ESTRUTURA ATÔMICA 
1
1 – Arranjo dos Átomos no Estado Sólido
Para estudarmos os materiais, devemos entender seu arranjo atômico, a definição de átomo e a evolução do conceito atômico, visto que o avanço nas tecnologias de análise da matéria, evoluíram com a evolução do modelo atômico.
Definição de átomo
A palavra átomo vem do grego e significa aquilo que não pode ser dividido, entretanto, atualmente esse conceito está errado, pois o átomo pode ser dividido em subpartículas, tais como elétrons, prótons e nêutrons, como veremos em seguida.
Modelos Atômicos
1 – Modelo Atômico de Dalton
Na hipótese de Dalton, os átomos:
i) de um mesmo elemento são idênticos;
ii) de elementos diferentes apresentam massa diferente;
iii) quando formam um composto, constituem uma combinação de átomos;
iv) são esferas rígidas e indivisíveis.
 
Átomo segundo o modelo de Dalton.
2 – Modelo Atômico de Thomson
Através do experimento do tubo de raios catódicos, semelhante ao tudo de imagem, de um televisor de tubo, Thomson observou que partículas carregadas negativamente, eram atraídas para o diodo positivo. Essas partículas, foram denominadas por Thomson de elétrons.
Modelo atômico de Thomson, semelhante a um pudim de ameixas, com as ameixas sendo os elétrons e o pudim sendo a parte positiva do átomo.
Tubo de raios catódicos 
Joseph John Thomson
Reino Unido 
(1856-1940)
 3 – Modelo de Rutherford
Ernest Rutherford, a fim de analisar a estrutura da matéria, através do experimento de Geiger - Marsden, em que se direciona-se partículas alfa (núcleos de átomos de Hélio) em um folha de ouro. Rutherford observou que haviam regiões em que essas partículas não atravessavam. Essas regiões, ele denominou de núcleo, região mais densa do átomo. Nela, ele conclui que ficariam os prótons, cuja massa é aproximadamente 2000 vezes maior que a massa do elétron. Mais tarde, o físico inglês James Chawdwick, descobriu uma partícula neutra, cuja massa era aproximadamente à massa do próton, denominada de nêutron.
No modelo de Rutherford, os prótons e nêutrons se localizam no núcleo e os elétrons circulam o núcleo, região denominada de eletrosfera.
Experimento de Gaiger-Marsden
Ernest Rutherford
Nova Zelândia 
(1871-1937)
4 – Modelo de Bohr
Niels Bohr propôs um modelo diferente ao de Rutherford, pois segundo esse modelo, viola duas hipóteses da Mecânica Quântica:
Niels Bohr
Dinamarca 
(1885-1962)
Segundo a mecânica clássica, uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado em sua direção acabando por colidir com ela;
Essa carga em movimento perde energia, emitindo radiação. Ora, o átomo no seu estado normal não emite radiação. 
i) Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas, denominadas níveis de energia ou camadas eletrônicas, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q;
Bohr propôs que:
ii) Os elétrons não perdem energia quando giram em determinadas órbitas;
iii) Em cada órbita, o elétrons tem energia específica, ou seja, quanto mais próximo do núcleo, menor a energia do elétrons e, quanto mais afastado, maior será a energia do elétron em relação ao núcleo;
iv) O elétron pode saltar de uma órbita para outra, de menor ou maior energia, ou seja, quando salta para um nível energético menor, emite radiação na forma de um fóton e, quando salta para um nível mais energético, absorve energia na forma de um fóton. Entretanto, os elétrons nunca estará em uma posição entre dois níveis.
Resumindo:
A mecânica quântica aborda princípios e leis que regem os sistema de entidades atômicas e subatômicas.
• Modelo Atômico de Bohr
– Elétrons circulam ao redor do núcleo atômico em orbitais
discretos
– A posição de qualquer elétron específico está mais ou menos bem
definida em termos de seu orbital
– O modelo de Bohr apresenta limitações significativas, não
permitindo explicar vários dos fenômenos nos quais estão envolvidos elétrons
As deficiências do Modelo de Bohr foram supridas pelo Modelo Mecânico-Ondulatório
• Modelo mecânico-ondulatório
– Elétron apresenta características tanto de onda quanto de partícula
– O elétron não é mais tratado como uma partícula que se movimenta num orbital discreto;
– A posição do elétron passa a ser considerada como a probabilidade de estar em vários locais próximo do núcleo (distribuição de probabilidade)
Diagrama de Pauling
Diagrama criado pelo químico Linus Pauling que permite escrever a distribuição eletrônica dos átomos em subníveis, que Pauling denominou como s, p, d e f. Cada subnível apresentam quantidades diferentes de elétrons, tal que:
s – 2 elétrons;
p – 6 elétrons;
d – 10 elétrons;
f – 14 elétrons.
Exemplo: Faça a distribuição dos átomos abaixo.
i) 16S – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Dessa forma, a distribuição em camadas é: K = 2, L = 8, M = 6;
ii) 47Ag – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9
Dessa forma, a distribuição em camadas é: k = 2, L = 8, M = 18, N = 18, O = 1.
Obs.: Apesar do subnível eletrônico 5s apresentar 2 elétrons, o mesmo cede 1 elétron para o subnível 4d, de modo a melhorar a estabilidade da prata.
Fonte: http://slideplayer.com.br/slide/4009907/
Número Atômico e Massa Atômica
O número atômico (Z) determina a quantidade de prótons e, consequentemente, de elétrons, de um átomo no estado fundamental. Dessa forma, se um átomo apresenta Z = 6, no caso, o Carbono, ele terá 6 prótons e 6 elétrons.
A massa atômica é definida pela soma das massas do prótons e nêutrons, visto que as massas dessas partículas são aproximadamente iguais e são 2000 vezes maior que a massa do elétron, sendo a massa dos elétrons, desprezível. Dessa forma:
A = Z + n
Onde: A é a massa atômica;
Z é o número atômico;
n é a quantidade de nêutrons do átomo.
Exemplo: Seja um átomo:
Quantos nêutrons tem o átomo Z?
Solução:
n = A – Z = 32 – 16 = 16 nêutrons.
Para o Átomos de 79Au com massa atômica de 197, calcule a quantidade de nêutrons.
A Tabela Periódica - os elementos químicos são classificados de acordo com a sua configuração eletrônica (Mendelev, 1869).
Os elementos estão posicionados em ordem crescente de número atômico em sete fileiras horizontais (períodos)
O elementos localizados em uma dada coluna ou grupo possuem similaridade nas estruturas dos seus elétrons de valência, propriedades químicas e físicas
As propriedades variam gradualmente ao se mover horizontalmente ao longo de cada período e verticalmente para baixo em cada coluna
A Tabela Periódica – informações adicionais
A disposição dos elementos na tabela periódica facilita a identificação das semelhanças entre suas propriedades. Veja:
Fonte: https://resumonovak.wordpress.com/author/tonneext/
RAIO ATÔMICO
O raio atômico é a distância do centro de um átomo até o centro do átomo ao lado dividido por dois.
POTENCIAL DE IONIZAÇÃO
O potencial de ionização é a energia mínima requerida para transformar o átomo em seu estado gasoso para um cátion monovalente. Quanto mais perto um elétron estiver de um núcleo, mais difícil será de removê-lo e maior será seu potencial de ionização.
A Tabela Periódica – informações adicionais
A disposição dos elementos na tabela periódica facilita a identificação das semelhanças entre suas propriedades. Veja:
Fonte: https://resumonovak.wordpress.com/author/tonneext/
AFINIDADE ELETRÔNICA
A afinidade eletrônica é a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo gasoso. Em processos favoráveis, onde a tendência do átomo é de ganhar um elétron, haverá maior liberação de energia
ELETRONEGATIVIDADE
Eletronegatividade é a maneira de medir a atração de um átomo por elétrons em uma ligação química.
Elementos eletropositivos: cedem elétrons de valência
Elementos eletronegativos: aceitam elétrons de valência
Anexos importantes
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