QUÍMICA GERAL I -1º Química

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QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA 1º LIC. EM QUÌMICA - 2014.1
ESTRUTURA ATÔMICA / MODELOS ATÔMICOS
A primeira abordagem sobre a constituição da matéria data de aproximadamente  400 anos a.C. Os filósofos gregos Demócrito e Leucipo conceberam o átomo como a menor partícula constituinte da matéria e supunham que essa partícula era indivisível. A palavra átomo significa indivisível. Para Demócrito era muito importante estabelecer que as unidades constituintes de todas as coisas não podiam ser divididas em unidades ainda menores. Isto porque se os átomos também fosse passíveis desintegrar e pudesse ser dividido em unidades ainda menores, a natureza acabaria por se diluir totalmente. Demócrito achava que existia na natureza uma infinidade de átomos diferentes: alguns arredondados e lisos outros irregulares e retorcidos. 
Para Platão e Aristóteles, filósofos muito influentes na época, recusaram tal proposta e defendiam a ideia de matéria contínua. Esse conceito de Aristóteles permaneceu até a Renascença, quando por volta de 1650 d.C. o conceito de átomo foi novamente proposto por Pierre Cassendi, filósofo francês.
O conceito de "Teoria atômica" veio a surgir após a primeira idéia científica de átomo, proposta por John Dalton após observações experimentais sobre gases e reações químicas.
1. Modelo Atômico de Dalton
Em 1808, o professor inglês John Dalton propôs uma explicação da natureza da matéria. A proposta foi baseada em fatos experimentais. Os principais postulados da teoria de Dalton são:
1. “Toda matéria é composta por minúsculas partículas chamadas átomos”.
2. “Os átomos de um determinado elemento são idênticos em massa e apresentam as mesmas propriedades químicas”.
3. “Átomos de diferentes elementos apresentam massa e propriedades diferentes”.
4. “Átomos são permanentes e indivisíveis, não podendo ser criados e nem destruídos”.
5. “As reações químicas correspondem a uma reorganização de átomos”.
6. “Os compostos são formados pela combinação de átomos de elementos diferentes em proporções fixas”.
A conservação da massa durante uma reação química (Lei de Lavoisier) e a lei da composição definida (Lei de Proust) passou a ser explicada a partir desse momento, por meio das idéias lançadas por Dalton.
Eugen Goldstein (1900) descobriu os prótons em experimentos do Raio Anodo. De acordo com Goldstein, os átomos contém minúsculas partículas com carga positiva chamadas prótons. Como os átomos contém partículas negativas, eles devem conter partículas positivas para que sejam eletricamente neutros.
2. Modelo Atômico 
Joseph John Thomson (1897) descobriu os elétrons em experimentos do Raio Catodo. Para Thomson, os átomos são divisíveis. Átomo contêm minúsculas partículas com carga negativa chamadas elétrons. Pesquisando sobre raios catódicos e baseando-se em alguns experimentos, J.J. Thomson propôs um novo modelo atômico. Thomson demonstrou que esses raios podiam ser interpretados como sendo um feixe de partículas carregadas de energia elétrica negativa. A essas partículas denominou-se elétrons. Por meio de campos magnético e elétrico pôde-se determinar a relação carga/massa do elétron. 
Consequentemente, concluiu-se que os elétrons (raios catódicos) deveriam ser constituintes de todo tipo de matéria pois observou que a relação carga/massa do elétron era a mesma para qualquer gás empregado. O gás era usado no interior de tubos de vidro rarefeitos denominadas Ampola de Crookes, nos quais se realizavam descargas elétricas sob diferentes campos elétricos e magnéticos.
Esse foi o primeiro modelo a divisibilidade do átomo, ficando o modelo conhecido como “pudim de passas". Segundo Thomson, o átomo seria um aglomerado composto de uma parte de partículas positivas pesadas (prótons) e de partículas negativas (elétrons), mais leves.
3. Modelo Atômico de Rutherford
Em 1911, Ernest Rutherford, estudando a trajetória de partículas  (partículas positivas) emitidas pelo elemento radioativo polônio, bombardeou uma fina lâmina de ouro.  Ele observou que:
- a maioria das partículas atravessavam a lâmina de ouro sem sofrer desvio em sua trajetória (logo, há uma grande região de vazio, que passou a se chamar eletrosfera);
- algumas partículas sofriam desvio em sua trajetória: haveria uma repulsão das cargas positivas com uma região pequena também positiva (núcleo).
- um número muito pequeno de partículas batia na lâmina e voltavam (portanto, a região central é pequena e densa, sendo composta portanto, por prótons).
Diante das observações, Rutherford concluiu que a lâmina de ouro seria constituída por átomos formados com um núcleo muito pequeno carregado positivamente (no centro do átomo) e muito denso, rodeado por uma região comparativamente grande onde estariam os elétrons.
Nesse contexto, surge ainda a ideia de que os elétrons estariam em movimentos circulares ao redor do núcleo, uma vez que se estivesse parados, acabariam por se chocar com o núcleo, positivo.
O pesquisador acreditava que o átomo seria de 10000 a 100000 vezes maior que seu núcleo.
Este foi o modelo proposto por Rutherford. Basicamente tinha os seguintes fundamentos:
O átomo é dividido em duas regiões, núcleo e eletrosfera, no núcleo encontramos os prótons e os nêutrons, na eletrosfera encontramos os elétrons;
Os prótons apresentam carga positiva, os elétrons apresentam carga negativa e os nêutrons apresentam carga nula;
A massa de um próton e de um nêutron equivalem a   enquanto a massa do elétron é 1836 vezes menor que a massa do próton ou do nêutron.
O número de prótons em um núcleo atômico é chamado de número atômico, , do elemento.
O número total (soma) de prótons e nêutrons no núcleo é chamado de número de massa, , do elemento. 
 e 
Mas, o modelo planetário de Rutherford apresenta duas falhas cruciais:
Uma carga negativa colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiral até colidir com ela;
Essa carga perde energia emitindo radiação, violando o Princípio da Conservação de Energia.
James Chadwick (1932) descobriu os nêutrons. Para Chadwick, os átomos contêm partículas neutras chamadas nêutrons em seus núcleos juntamente com as partículas subatômicas prótons.
4. Modelo Atômico Clássico
As partículas presentes no núcleo, chamadas prótons, apresentam carga positiva. A partícula conhecida como nêutron foi isolada em 1932 por Chadwick, embora sua existência já fosse prevista por Rutherford.
Dessa forma, o modelo atômico clássico constitui-se de um núcleo, no qual se encontram os prótons e nêutrons, e de uma eletrosfera, na qual estão os elétrons girando ao redor do núcleo em órbitas.
Considerando-se a massa do próton como padrão, observou-se que sua massa era aproximadamente igual à massa do nêutron e 1836 vezes maior que o elétron. Logo:
A essas três partículas básicas, prótons, nêutrons e elétrons, é comum denominar partículas elementares ou fundamentais.
Algumas características físicas das partículas atômicas fundamentais:
Niels Bohr (1940) propôs o conceito moderno do modelo atômico. Para Bohr, o átomo é feito de um núcleo central contendo prótons (com carga positiva) e nêutrons (sem carga). Os elétrons (com carga negativa) revolvem ao redor do núcleo em diferentes trajetórias imaginárias chamadas órbitas.
Modelo Atômico Rutherford-Bohr
O modelo proposto por Rutherford foi aperfeiçoado por Bohr (1940). Baseando-se nos estudos feitos em relação ao espectro do átomo de hidrogênio e na teoria proposta por Planck em 1900 (Teoria Quântica), segundo a qual a energia não é emitida em forma contínua, mas em ”pacotes”, denominados quanta de energia. Foram propostos os seguintes postulados:
1. Na eletrosfera, os elétrons descrevem sempre órbitas circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas ou níveis de energia.
2. Cada camada ocupada por um elétron possui um valor determinado de energia (estado estacionário).
3. Os elétrons só podem ocupar os níveis que tenham uma determinada quantidade de energia, não sendo possível ocuparestados intermediários.
4. Ao saltar de um nível para outro mais externo, os elétrons absorvem uma quantidade definida de energia (quantum de energia).
5. Ao retornar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de energia (igual ao absorvido em intensidade), na forma de luz de cor definida ou outra radiação eletromagnética (fóton).
6. Cada órbita é denominada de estado estacionário e pode ser designada por letras K, L, M, N, O, P, Q. As camadas podem apresentar:
K = 2 elétrons
L = 8 elétrons
M = 18 elétrons
N = 32 elétrons
O = 32 elétrons
P = 18 elétrons
Q = 2 elétrons.
7. Cada nível de energia é caracterizado por um número quântico (n), que pode assumir valores inteiros: 1, 2, 3, etc.
Responda
1-Descreva os princípios fundamentais dos modelos atômicos de : Dalton, Thomson, Rutherford e postulado de Bohr.
2-O que é um átomo?
3-Descreva as partículas subatômicas. Qual a carga e a massa de cada uma destas partículas?
4-Qual é a relação entre o número de prótons e o número de elétrons num átomo?
5- A palavra átomo é originária do grego e significa indivisível, ou seja, segundo os filósofos gregos, o átomo seria a menor partícula da matéria que não poderia ser mais dividida. Atualmente essa idéia não é mais aceita. A respeito dos átomos, é verdadeiro afirmar que: 
a) ( ) Não podem ser desintegrados; 
b) ( ) São formados por pelo menos três partículas fundamentais; 
c) ( ) Possuem partículas positivas denominadas elétrons; 
d) ( ) Apresentam duas regiões distintas, núcleo e eletrosfera; 
e) ( ) Apresentam elétrons cuja carga elétrica é negativa; 
f) ( ) Contém partículas sem carga elétrica, os nêutrons.
6.  Analise as afirmativas a seguir e assinale como V ou F: 
a) ( ) O primeiro modelo atômico baseado em resultados experimentais, ou seja, com base cientifíca foi proposto por Dalton; 
b) ( ) Segundo Dalton, a matéria é formada de partículas indivisíveis chamadas átomos; 
c) ( ) Thomson foi o primeiro a provar que que o átomo não era indivisível; 
d) ( ) O modelo atômico proposto por Thomson é o da bola de bilhar; 
e) ( ) O modelo atômico de Dalton teve como suporte experimental para a sua criação a interpretação das leis das reações químicas.
7.  Assinale a(s) alternativa(s) correta(s): 
a) ( ) Os átomos são partículas fundamentais da matéria; 
b) ( ) Os átomos são quimicamente diferentes quando têm números de massa diferentes; 
c) ( ) Os elétrons são as partículas de carga elétrica positiva; 
d) ( ) Os prótons e os elétrons possuem massas iguais e cargas elétricas diferentes; 
e) ( ) Os átomos apresentam partículas de carga nula denominados nêutrons; 
f) ( ) Os átomos são partículas inteiramente maciças.
8 Assinale a alternativa falsa: 
a) o número de massa de um átomo é dado pela soma do número de prótons e de nêutrons existentes no núcleo; 
b) um elemento químico deve ter seus átomos sempre como mesmo número de nêutrons;(c) o número de prótons permanece constante, mesmo que os números de massa dos átomos de um elemento variem; 
c) o número atômico é dado pelo número de prótons existentes no núcleo de um átomo; 
d) n.d.a
9  O urânio-238 difere do urânio-235 por que o primeiro possui: 
a) 3 elétrons a mais;  b) 3 prótons a mais;  c) 3 prótons e 3 nêutrons a mais; 
d) 3 prótons e 3 elétrons a mais;  e) 3 nêutrons a mais.
10. Um sistema é formado por partículas que apresentam a composição atômica de 10 prótons, 10 elétrons, 11 nêutrons. Ao sistema foram adicionadas novas partículas. O sistema resultante será quimicamente puro se as partículas adicionadas apresentarem a seguinte composição atômica: 
a) 21 prótons, 10 elétrons e 10 nêutrons;  b) 20 prótons, 10 elétrons e 22 nêutrons; 
c) 10 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons;  d) 11 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons; 
e) 11 prótons, 11 elétrons e 11 nêutrons;
11. As seguintes representações: , referem-se a átomos com: 
a) igual número de nêutrons;  b) igual número de prótons;  c) diferente número de elétrons; 
d) diferentes números atômicos;  e) diferentes números de prótons e elétrons;