Tema 1 - 5QAEN - Parte 1 - Estrutura do Atomo e Ligações Químicas

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11/08/2014
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Estrutura do Átomo
Química aplicada à Engenharia 
1o Aula – 1ª parte 
Profa Dra Claudia Costa
Objetivos
�Reconhecer elementos, átomos, compostos e moléculas.
�Descrever o modelo nuclear para o átomo e identificar
os números de prótons, elétrons e nêutrons em um
isótopo específico a partir de seu símbolo químico.
�Calcular a massa atômica de um elemento a partir das
massas e abundâncias de seus isótopos.
�Determinar o número de átomos em uma molécula a
partir de sua fórmula química
Evolução dos Modelos Atômicos
A palavra ÁTOMO foi usada na Grécia Antiga (400 a. C.) pelos filósofos Leucipo e
Demócrito para se referir às menores partículas constituintes da matéria.
Á TOMO
NÃO DIVISÃO
não divisível
DEMÓCRITOLEUCIPO
Demócrito de Abdera, outro filósofo grego, discípulo de Leucipo, afirmava que o mundo material
estava constituído de pequenas partículas o qual denominou átomo que significa: não tem
partes (a = não; tomo = parte)
Modelo de Demócrito
Modelo de Thomson
Modelo de Bohr
Modelo de Dalton
Modelo de 
Rutherford
Modelo da Nuvem 
Eletrônica
Evolução do Modelo atômico…
Teoria Atômica 
1. Teoria de Dalton
2.Teoria deThomson
3. Teoria de Rutherford
4. O modelo Atômico Atual
1. O Átomo na visão de Dalton
Em 1807, Dalton propôs a teoria do modelo atômico, onde o átomo é uma minúscula
esfera maciça, impenetrável, indestrutível, indivisível e sem carga. Todos os átomos de
um mesmo elemento químico são idênticos. Seu modelo atômico foi chamado de
modelo atômico da bola de bilhar.
Propriedades do átomo de Dalton:
Átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes entre si.
Átomos de um mesmo elemento possuem propriedades iguais e de peso invariável.
Átomos são partículas maciças, indivisíveis e esféricas formadoras da matéria.
Nas reações químicas, os átomos permanecem inalterados.
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Experiências que Conduziram à Descoberta das 
Partículas Subatômicas
� 1834 � Michael Faraday descobriu a passagem de corrente
elétrica através de soluções aquosas podia provocar
transformações químicas, e esta foi a primeira indicação da
natureza elétrica da matéria.
� Posteriormente, naquele mesmo século, cientistas começaram
a fazer experiências com tubos de descarga de gás, nos quais
uma corrente elétrica provocada por uma voltagem elevada
passava através de um gás encerrado sob baixa pressão dentro
de um tubo de vidro
2. Thomson (1904) – A descoberta do elétron
J. J. ThomsonJ. J. ThomsonJ. J. ThomsonJ. J. Thomson
(1856 (1856 (1856 (1856 ---- 1940)1940)1940)1940)
Thomson realizou uma série de experiências
utilizando um tubo de raios catódicos (tubo
semelhante aos tubos existentes no interior
dos televisores).
Neste tubo, eram efetuadas descargas
elétricas através de um gás rarefeito.
Tubo de raios catódicos
Thomson propõe novo modelo:
Ao estudar as descargas no interior deste aparelho, Thomson, descobriu o
elétron.
� A descarga emitida tinha carga elétrica negativa e era de natureza
corpuscular.
� A sua massa era muito menor que a massa de qualquer átomo
conhecido – eram os elétrons.
� Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos, dotados de carga
elétrica e de massa, que fazem parte de toda a matéria.
Observava-se uma 
fluorescência 
esverdeada devido 
à existência de 
partículas de carga 
negativa que saem 
dos átomos do 
cátodo. 
Elétrons (partículas 
com carga elétrica 
negativa)
Esfera com carga 
elétrica positiva
Modelo proposto por Thomson (1904)
� O átomo era uma esfera de carga
elétrica positiva, estando os elétrons
dispersos na esfera.
� O número de elétrons seria tal que a
carga total do átomo seria zero.
Modelo de Pudim de Passas
Robert Andrews Millikan (1868 – 1953) 
Carga eletrônica e = - 1,60217653 x 10-19 C
Massa do Elétron = 9,109383 x 10-28 g
Em 1909, projetou uma experiência que possibilitou medir a carga do elétron
Uma vez medido a carga
do elétron, a massa pode
ser então calculada a partir
da razão carga/massa de
Thomson.
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3. Rutherford (1911) – Descoberta do próton
Ernest RutherfordErnest RutherfordErnest RutherfordErnest Rutherford
(1871 (1871 (1871 (1871 ---- 1937)1937)1937)1937)
Cientista neozelandês, estudou com J.J.
Thomson.
Em 1908 realizou uma experiência que lhe
permitiu propor um novo modelo atômico.
Modelo Atômico de Rutherford (1911) 
� Rutherford bombardeou uma fina lâmina de ouro (0,0001 mm) com partículas "alfa"
(núcleo de átomo de hélio: 2 prótons e 2 nêutrons), emitidas pelo "polônio" (Po),
contido num bloco de chumbo (Pb), provido de uma abertura estreita, para dar
passagem às partículas "alfa" por ele emitidas.
� Envolvendo a lâmina de ouro (Au), foi colocada uma tela protetora revestida de
sulfeto de zinco (ZnS).
Experiência de Rutherford
Fonte de 
partículas αααα
Feixe de 
partículas αααα
Tela 
fluorescente
Folha de ouro
Resultados previstos segundo o modelo de Thomson:
Resultados obtidos:
As partículas α
deveriam atravessar 
as folhas de ouro sem 
sofrer desvios.
A maior parte das 
partículas α comportava-se 
como esperado, mas um 
significativo número delas 
sofria desvios acentuados.
● ● ●
● ●
● ● ●
Experiência de Rutherford
Embora a maior parte das partículas se comportasse como esperado, uma
parte significativa não só foi desviada, como algumas voltaram para trás.
Resultados da experiência de Rutherford
Partículas α
Existe, no interior do átomo, uma região central positiva – o núcleo, que
exerce fortes forças repulsivas sobre as partículas alfa.
Modelo proposto por Rutherford (1911):
O átomo é uma estrutura praticamente vazia, e não
uma esfera maciça;
É constituído por:
• Núcleo muito pequeno com a carga positiva, onde se
concentra quase toda a massa do átomo.
• Elétrons com carga negativa movendo-se em volta
do núcleo.
O átomo seria um sistema semelhante ao sistema solar.
Modelo Planetário
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3. O Átomo na visão de Rutherford
O modelo atômico de Rutherford, ficou conhecido como modelo planetário
do átomo.
4. O modelo atômico atual
4.1 Partículas existentes no núcleo do átomo
Se sabe que os elétrons possuem carga negativa, massa muito pequena e que
se movem em órbitas ao redor do núcleo atômico.
Os prótons possuem carga positiva, cuja massa é aproximadamente superior
1837 vezes maior que a massa do elétron.
Os Nêutrons são partículas sem carga e possuem massa ligeiramente superior
aos prótons.
Um átomo é constituído por uma parte
central chamada de núcleo, onde se
encontram os prótons (partículas positivas)
nêutrons (partículas neutras) e uma outra
parte que circunda esta parte
central, chamada de eletrosfera, onde
estão os elétrons (partículas negativas).
O Estudo da Eletrosfera
Modelo Atômico de Bohr (1913) – o dinamarquês Niels Bohr propôs um
novo modelo que complementou e corrigiu o modelo de Rutherford. As
alterações diziam respeito especialmente à eletrosfera do átomo:
- os elétrons giram em órbitas circulares em torno do
núcleo, como níveis de energia em quantidades
definidas.
- na translação os elétrons não perdem energia;
- ao receber energia externa (por exemplo, calor) em
quantidade suficiente o elétron “salta” para um
nível de maior energia e quando retorna ao seu
original, devolve a energia recebida (por exemplo, na
forma de luz).
As órbitas percorridas pelos elétrons são chamadas de
camadas eletrônicas ou níveis de energia. O maior átomo
conhecido possui 7 camadas eletrônicas.
Partículas Subatômicas
PRÓTONS ELÉTRONS NÊUTRONS
positiva negativa nula
1 1/1840 1
CARGA
MASSA 
RELATIVA
Número atômico (Z): é o total de prótons de um átomo;
Número de Massa (A): é total de prótons e nêutrons de um átomo.
O número atômico é a propriedade que identificao elemento químico. 
Átomos do mesmo elemento químico têm o mesmo número atômico.
Representação de um elemento químico:
X
A
Z
X = símbolo do elemento químico
A = nº de massa do elemento
Z = nº atômico do elemento
Exemplo: P
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(fósforo)
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http://www.tabelaperiodicacompleta.com/
1º parte do Estudo Independente
01 Qual a base experimental da estrutura atômica? Como o
trabalho de Thomson, de Rutherford e de outros conduziu a
esse modelo?
02 O que a descoberta da radioatividade revelou a respeito da
estrutura dos átomos?
03 Quais são as três partículas fundamentais das quais os átomos
são construídos? Qual são sua cargas elétricas? Quais destas
partículas constituem o núcleo do átomo? Qual é a menos
massiva das três partículas?
04 Dê o número de massa de cada um dos seguintes átomos: 
consulte (Tabela Periódica). 
Magnésio com 15 nêutrons, (b) titânio com 26 nêutrons e (c) zinco
com 32 nêutrons.
05 Preencha espaços em branco na tabela (uma coluna por elemento).
Símbolo Ni S _____ _____
Número de prótons _____ _____ 10 _____
Número de nêutrons _____ _____ 10 30
Número de elétrons no 
átomo neutro
_____ _____ _____ 25
Nome do elemento _____ _____ _____ _____
06 Quantos prótons, nêutrons e elétrons estão presentes em átomos 
nêutrons dos seguintes isótopos?
(a) Iodo – 126 (b) silício – 28 (c ) cloro – 35 (d) nióbio – 93
E continua...