n°s elem e iso CN1

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ESTRUTURA ATÔMICA
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O que você precisa saber ao final desta aula?
 Modelos atômicos;
 Principais características das partículas subatômicas;
 Isotopia, isobaria, isotonia;
 Modelo atômico de Bohr;
 Camadas eletrônicas e o diagrama de Linus Pauling;
 Átomos e íons.
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Características do átomo
 Número Atômico – representado por Z
É o número de prótons (p) no núcleo do átomo. Para um átomo neutro:
Z = p = e (para átomo neutro)
OBS: Z é sempre menor que A, exceto em 1H1 (Z = A = 1)
Um átomo é caracterizado por seu Z ou p. Então átomos diferentes terão Z diferente!
 Número de Massa - representado por A 
É a soma do número de prótons (p) com o número de nêutrons (n), isto é, o número de partículas que constituem o núcleo. Então: 
A = Z + n
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Características do átomo
Vamos praticar 
1) Determine os números de prótons, massa, atômico, elétrons e nêutrons dos átomos abaixo: 
 47Ag108
 20Ca40
 35Br80
Como representar o átomo de Ferro?
Onde Z = 26 e A = 56. Como no átomo neutro:
Z = p = e, então no ferro Z = p = e = 26
A = Z + n  n = A – Z = 30
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Conceito de Elemento Químico
 Elemento Químico – São os átomos de mesmo número atômico (Z).
Para se representar um elemento químico deve-se indicar seu símbolo, número atômico e número de massa.
Representação do carbono:
6C12 
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Semelhanças Atômicas 
Átomos Isótopos – átomos com mesmo número de prótons. 
1H1 e 2H1 e 3H1 
Átomos Isótonos – átomos com mesmo número de nêutrons. 
6C13 e 7N14 
Átomos Isóbaros – átomos com mesmo número de massa. 
26Fe57 e 27Co57
Vamos praticar 
2) Determine as semelhanças atômicas nos átomos abaixo: 
35A17 e 16B35 e 36C17 e 34D15 
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3) (ITA) São definidas quatro espécies de átomos neutros em termos de partículas nucleares:
 Átomo I   – possui 18 prótons e 21 nêutrons
Átomo II  – possui 19 prótons e 20 nêutrons
Átomo III – possui 20 prótons e 19 nêutrons
Átomo IV – possui 20 prótons e 20 nêutrons 
Pode-se concluir que:
a)   os átomos III e IV são isóbaros;
b)   os átomos II e III são isoeletrônicos;
c)   os átomos II e IV são isótopos;
d)   os átomos I e II pertencem ao mesmo período da Classificação Periódica;
e)   os átomos II e III possuem o mesmo número de massa.
4) (MACK) Assinale a alternativa incorreta:
a) 19K40 é isóbaro de 18Ar40
b) Isótopos são átomos de diferentes números atômicos e iguais números de nêutrons.
c) 1H1 , 1H2 e 1H3 são isótopos.
d)  Isótonos são átomos de elementos diferentes e iguais número de neutrons.
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5) Têm-se os seguintes átomos e íons genéricos:
 
  São, respectivamente, isoeletrônicos, isótopos, isóbaros, isótonos e pertencem ao mesmo elemento químico os seguintes pares: 
a)      B1+ e E2+ / A e D / C e F / B e E / A e D
b)      B1+ + E2+ / C e F / A e D / C e B / B e D
c)      A1+ + F / B e C / C e E / B e D / A e D
d)      A1+ e D¹+ / A e D / C e F / B e E / A e D
e)      C e F / A e D / B e E / A e F / B e C
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 Leucipo e Demócrito sugeriram os átomos;
 Thomson descobriu os elétrons;
 Rutherford descobriu os prótons;
 Chadwick descobriu os nêutrons;
Uma breve revisão sobre o que vimos até aqui 
O dilema de Rutherford: 
 não seria possível conceber um átomo onde o elétron estivesse fixo em determinado ponto da eletrosfera;
 nem seria possível que o elétron estivesse em movimento, pois, pelas leis da Física Clássica, o elétron emitiria energia radiante até colidir contra o núcleo – colapso.
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Mais de cem anos após Dalton...
Niels Bohr em 1913
Os elétrons giram em torno do átomo em órbitas circulares com valores de energia definidos.
Niels Bohr
(1885-1962)
 Órbitas circulares foram também denominadas como Níveis de Energia ou Camadas;
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O ÁTOMO SEGUNDO BOHR
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Mais de cem anos após Dalton...
Niels Bohr em 1913
 Órbitas circulares (níveis de energia ou camadas);
 Quando um elétron passa de um nível de menor energia e vai para um nível mais externo ele recebeu energia. Ao voltar, libera a energia recebida. Quanto maior a energia recebida, mais órbitas o elétron percorrerá. Cada nível percorrido corresponde a um valor fixo de energia;
 Cada cor do espectro representa uma energia diferente e específica.
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Espectro Eletromagnético
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Prata: a chamada “chuva de Prata” é produzida pela queima de pó de Titânio e Alumínio. Dourado: o aquecimento de Ferro nos faz visualizar o tom de Ouro. Azul: o cobre presente nos fogos de artifício confere a cor azul. Roxo: a mistura de Estrôncio e Cobre dá origem ao azul mais fechado (roxo). Vermelho: a cor rubra surge da queima de sais de Estrôncio e de Lítio. Amarelo: se queimarmos Sódio teremos a cor amarela. Verde: a queima de Bário faz surgir o verde incandescente. 
Os fogos de artifício
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∆E3→1
Diagrama de linhas x Níveis de energia
O elétron que estava no nível 1 recebeu energia indo até o nível 3. 
Luz emitida
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Modelo Rutherford-Bohr
 Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares com valores fixos de energia;
 Podem receber energia e irem para um nível mais externo. Ao voltar, liberam a energia recebida. 
Suas teorias servem somente para o átomo de hidrogênio ou íons com um único elétron!
O estudo de átomos mais complexos ocorreu com o surgimento da mecânica quântica.
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Níveis de energia (Bohr) e
Subníveis de energia (Sommerfield)
O átomo apresenta diversos níveis de energia, são eles:
Nível K, L, M, N, O, P, Q...
 Cada nível apresenta um número máximo de elétrons;
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Espectro solar e de vários elementos individuais.
Que tipos de elementos químicos são encontrados no sol?
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6) Um átomo apresenta normalmente dois elétrons na primeira camada, oito elétrons na segunda, dezoito elétrons na terceira camada e sete na quarta camada. Qual a família e o período em que se encontra este átomo?
Em fogos de artifício, observam-se as colorações, quando se adicionam sais de diferentes metais às misturas explosivas. As cores produzidas resultam de transições eletrônicas. Ao mudar de camada, em torno do núcleo atômico, os elétrons emitem energia nos comprimentos de ondas que caracterizam as diversas cores. Esse fenômeno pode ser explicado pelo modelo atômico proposto por
a) Niels Bohr.
b) Jonh Dalton.
c) J.J. Thomson.
d) Ernest Rutherford.
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Subníveis de energia e Distribuição eletrônica
Exemplo 3: O elemento Nitrogênio (N) tem 7 elétrons. Em que níveis e subníveis seus elétrons estão?
 1° nível (K) tem 2 elétrons;
 2° nível (L) tem 5 elétrons;
 Subníveis: 1s², 2s², 2p3
	 K L
	 2 ē 2ē (s), 3ē (p)
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Subníveis de energia e Distribuição eletrônica
Exemplo: Distribuição eletrônica do elemento Ferro (26Fe) – elétrons (ē = 26)
		 N
1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d6
 K L M
Vamos praticar 
3) Qual a distribuição eletrônica dos elementos abaixo?
Cálcio (20Ca) – 
Bário (56Ba) – 
Bromo (35Br) –
Xenônio (54Xe) – 
Obs: Criptônio (36Kr) - 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d10, 4p6.
 ou - [Ar18] 4s², 3d10, 4p6. 
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Modelo Rutherford-Bohr
Suas teorias servem somente para o átomo de hidrogênio ou íons com um único elétron!
O estudo de átomos mais complexos ocorreu com o surgimento da mecânica quântica.
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7) Dada a localização dos elementos na tabela periódica, determine sua distribuição eletrônica:
a) grupo IA – 4º período
b) grupo IVA – 3º período
c) grupo VB – 4º período
d) grupo IIB – 5º período 
 8) Com relação ao magnésio (Mg) e ao calcio (Ca) na tabela periódica, responda:
 Faça a distribuição eletrônica por níveis e subníveis para os átomos neutros destes elementos e identifique os elétrons de valência (elétrons que se encontram no último nível).
 O que você pode constatar ao comparar o subnível de maior energia destes átomos?
 Considerando que esses elementos formam cátions com carga +2. Qual a distribuição eletrônica desses cátions?
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Foi descoberto que a mesma substância
responsável pelo controle da pressão sanguínea que leva à ereção do pênis, o óxido nítrico, (NO) serve de mensageira entre o impulso elétrico emitido pelos neurônios do vaga-lume e o disparo do flash luminoso. 
A intensidade, a velocidade e a freqüência dos flashes variam de acordo com a espécie. As cores de suas lanternas oscilam do verde-amarelado ao laranja, passando pelo vermelho, cor emitida por uma única espécie.
O fenômeno da luz brilhante é denominado "Bioluminescência" (processo em que luz é produzida por uma reação química que origina no organismo). 
Ambos os sexos de vaga-lumes fazem uso de  um padrão de flash específico que pode variar de um estouro curto a uma sucessão flamejante, contínua e longa. 
O vagalume
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Números Quânticos
Caracterizam os elétrons por sua quantidade de energia. São eles:
 Principal (n) – Indica o nível de energia do elétron, ou melhor, a distância do orbital ao núcleo do átomo.
26Fe – último subnível 3d6  n = 3
 Secundário (ℓ) – Indica o subnível de energia do elétron , ou melhor, o formato do orbital.
ℓ = 0 – subnível s
ℓ = 1 – subnível p
ℓ = 2 – subnível d
ℓ = 3 – subnível f
26Fe – último subnível 3d6  ℓ = 2
 Magnético (m) – Associado ao orbital em que se encontra o elétron.
E o que é orbital?
Vejamos...
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Números Quânticos
Orbital
Região de maior probabilidade de se encontrar o elétron.
Cada orbital comporta 2 elétrons. 
n = 1  tem no máximo 2 ē  subnível s  1 orbital
n = 2  tem no máximo 8 ē  subníveis s e p  1 orbital s e 3 orbitais p
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 Magnético (m) – Associado ao orbital em que se encontra o elétron.
Números Quânticos
26Fe – último subnível 3d6  m = - 2
1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d6
A distribuição dos elétrons nos orbitais:
 Princípio de exclusão de Pauli – Num orbital existem no máximo dois elétrons com spins opostos;
 Regra de Hund – Os orbitais de um mesmo subnível são preenchidos de forma que se obtenha o maior número possível de elétros desemparelhados (isolados)
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 Spin (s ou ms) – Relacionado à rotação do elétron.
26Fe – último subnível 3d6 - 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d6
Números Quânticos
Spin do 1° elétron (↑) é -1/2.
Spin do 2° elétron (↓) é +1/2.
O princípio da exclusão de Pauli
Não podem existir num átomo dois elétrons que possuam os mesmos 4 números quânticos. Dito de outra forma, apenas podem existir 2 elétrons por orbital e estes devem ter spins opostos.
Para o 26Fe  s = +1/2 
26Fe – último subnível 3d6
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Ex. Ferro (26Fe) – elétrons (ē = 26)
		 N
1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d6
 K L M
Números Quânticos
Números quânticos do elétron no subnível de maior energia do elemento 26Fe:
n = 3
ℓ = 2
m = -2
s = +1/2
Vamos praticar 
4) Quais os números quânticos do subnível de maior energia dos elementos abaixo?
 Cálcio (20Ca) – 
 Bário (56Ba) – 
 Bromo (35Br) – 
 Xenônio (54Xe) – 
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9) O atomo mais abundante do aluminio e o 13Al27. Os numeros de prótons, nêutrons e elétrons do ion Al3+ deste isotopo são, respectivamente:
13, 14 e 10. 
13, 14 e 13. 
10, 14 e 13. 
16, 14 e 10. 
10, 40 e 10.
10) O número de elétrons do cátion X3+ é igual ao número de prótons do átomo Y, que por sua vez e isótopo do átomo W, que apresenta numero atômico e numero de massa, respectivamente, 36 e 84. O numero atômico do elemento X e:
a) 33. 	b) 36. 	c) 39 	d) 45. 	e) 51.
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O Luminol
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Raioscatódicose elétrons•A voltagemfazcom quepartículasnegativasse desloquemdo eletrodonegativoparao eletrodopositivo.•A trajetóriados elétronspodeser alteradapelapresençade um campo magnético. •Considereosraioscatódicossaindodo eletrodopositivoatravésde um pequenoorifício.–Se elesinteragiremcom um campo magnéticoperpendicular a um campo elétricoaplicado, osraioscatódicospodemsofrerdiferentesdesvios. A quantidadede desviodos raioscatódicosdependedos camposmagnéticoe elétricoaplicados.–Porsuavez, a quantidadedo desviotambémdependedaproporçãocarga-massado elétron. •Em1897, Thomson determinouquea proporçãocarga-massade um elétroné1,76 ×108C/g.•Objetivo: encontrara cargano elétronparadeterminarsuamassa. Considereo seguinteexperimento:•Gotasde óleosãoborrifadassobreumachapacarregadapositivamentecontendoum pequenoorifício. •Àmedidaqueas gotasde óleopassamatravésdo orifício, elassãocarregadasnegativamente.•A gravidadeforçaas gotasparabaixo. O campo elétricoaplicadoforçaas gotasparacima.•Quandoumagotaestáperfeitamenteequilibrada, seupeso éigualàforçade atraçãoeletrostáticaentrea gotae a chapapositiva.
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Raioscatódicose elétrons•A voltagemfazcom quepartículasnegativasse desloquemdo eletrodonegativoparao eletrodopositivo.•A trajetóriados elétronspodeser alteradapelapresençade um campo magnético. •Considereosraioscatódicossaindodo eletrodopositivoatravésde um pequenoorifício.–Se elesinteragiremcom um campo magnéticoperpendicular a um campo elétricoaplicado, osraioscatódicospodemsofrerdiferentesdesvios. A quantidadede desviodos raioscatódicosdependedos camposmagnéticoe elétricoaplicados.–Porsuavez, a quantidadedo desviotambémdependedaproporçãocarga-massado elétron. •Em1897, Thomson determinouquea proporçãocarga-massade um elétroné1,76 ×108C/g.•Objetivo: encontrara cargano elétronparadeterminarsuamassa. Considereo seguinteexperimento:•Gotasde óleosãoborrifadassobreumachapacarregadapositivamentecontendoum pequenoorifício. •Àmedidaqueas gotasde óleopassamatravésdo orifício, elassãocarregadasnegativamente.•A gravidadeforçaas gotasparabaixo. O campo elétricoaplicadoforçaas gotasparacima.•Quandoumagotaestáperfeitamenteequilibrada, seupeso éigualàforçade atraçãoeletrostáticaentrea gotae a chapapositiva.
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Raioscatódicose elétrons•A voltagemfazcom quepartículasnegativasse desloquemdo eletrodonegativoparao eletrodopositivo.•A trajetóriados elétronspodeser alteradapelapresençade um campo magnético. •Considereosraioscatódicossaindodo eletrodopositivoatravésde um pequenoorifício.–Se elesinteragiremcom um campo magnéticoperpendicular a um campo elétricoaplicado, osraioscatódicospodemsofrerdiferentesdesvios. A quantidadede desviodos raioscatódicosdependedos camposmagnéticoe elétricoaplicados.–Porsuavez, a quantidadedo desviotambémdependedaproporçãocarga-massado elétron. •Em1897, Thomson determinouquea proporçãocarga-massade um elétroné1,76 ×108C/g.•Objetivo: encontrara cargano elétronparadeterminarsuamassa. Considereo seguinteexperimento:•Gotasde óleosãoborrifadassobreumachapacarregadapositivamentecontendoum pequenoorifício. •Àmedidaqueas gotasde óleopassamatravésdo orifício, elassãocarregadasnegativamente.•A gravidadeforçaas gotasparabaixo. O campo elétricoaplicadoforçaas gotasparacima.•Quandoumagotaestáperfeitamenteequilibrada, seupeso éigualàforçade atraçãoeletrostáticaentrea gotae a chapapositiva.
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