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Química Geral Aplicada a Engenharia 1º Semestre / 2018 Engenharias UNIDADES 1/2 Prof. Adamastor Tôrres AULA 3 – Estrutura Atômica e Configuração eletrônica Importância da aula anterior... MATÉRIA Substâncias puras Misturas Composição constante Composição variável Compostos Elementos Separação física Misturas Homogêneas Misturas Heterogêneas Importância da aula anterior... MATÉRIA Substâncias puras Composição constante CompostosSubst. Simples (Elementos) Decomposição em outras substâncias menos complexas NÃO pode sofrer pode sofrer Verificando resultados 1) Em cada um dos pares seguintes, indique qual é uma substância elementar e qual é um composto: a) Na e NaCl b) Açucar e carbono c) Ouro e cloreto de ouro Subs. Elementar: Na; carbono; Ouro Composto: NaCl; Açucar e cloreto de ouro Discussão do dia... o “Do macroscópico ao submicroscópico” O2(g) O + O 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)corrente elétrica O ? Leis Ponderais Lei da Conservação da Massa Em reações químicas não ocorrem ganhos ou perdas mensuráveis de massa. A massa é conservada. gás hidrogênio + gás oxigênio água 2g 16g 18g metano + oxigênio gás carbônico + água 4g 16g 11g 9g Lei das Proporções Definidas Os elementos, em um dado composto, estão sempre combinados na mesma proporção em massa. gás hidrogênio + gás oxigênio água 2g 16g 18g gás hidrogênio + gás oxigênio água 4g 32g 36g É a base para o cálculo estequiométrico Leis Ponderais Evolução dos Modelos Atômicos 1766 - 1844 Jonh Dalton Joseph Thomson 1856 - 1940 Ernest Rutherford 1871 - 1937 1885 - 1962 Niels Bohr Evolução dos Modelos Atômicos 1766 - 1844 Jonh Dalton 1- A matéria é composta de partes extremamente pequenas chamadas átomos. 2 – Todos os átomos de uma dado elemento são idênticos; os átomos de diferentes elementos são diferentes e têm diferentes propriedades (e também diferentes massas). 3 – Os átomos de um elemento não se convertem em diferentes tipos de átomos por meio de reações químicas; os átomos não são criados nem destruídos nas reações químicas. 4 - Os compostos são formados quando átomos de mais de um elemento se combinam; um determinado composto tem sempre o mesmo número relativo dos mesmos tipos de átomos. Evolução dos Modelos Atômicos Joseph Thomson 1856 - 1940 Procurava levar em conta a natureza elétrica da matéria Evolução dos Modelos Atômicos Ernest Rutherford 1871 - 1937 Partículas sub- atômicas Partícula Símbolo Carga elétron e- -1 protón p +1 neutrôn n 0 Rutherford 1871 - 1937 Número atômico e Número de Massa Número atômico (Z) é o número de prótons presentes no núcleo de um átomo Número de massa (A) é a soma do número de prótons e de nêutrons (N) presentes no núcleo de um átomo X A zEvolução dos Modelos Atômicos Rutherford 1871 - 1937 ELEMENTOS QUÍMICOS Evolução dos Modelos Atômicos Evolução dos Modelos Atômicos Rutherford 1871 - 1937 ISÓTOPOS, ISÓBAROS & ISÓTONOS Isótopos: São dois ou mais átomos que possuem mesmo número atômico (Z) e diferentes número de massa (A) e - e - Evolução dos Modelos Atômicos Rutherford 1871 - 1937 ISÓTOPOS, ISÓBAROS & ISÓTONOS Isóbaros: São dois ou mais átomos que possuem mesmo número de massa (A) e diferentes números atômicos (Z) e - e - e - e - e - Evolução dos Modelos Atômicos Isótonos: São dois ou mais átomos que possuem mesmo número de nêutrons (N) e diferentes números atômicos (Z) e de massas (A) ISÓTOPOS, ISÓBAROS & ISÓTONOS Rutherford 1871 - 1937 e - e - e - e - e - e - e - Verificando resultados 1) Considere o átomo apresentado ( ) e responda: a) O símbolo Mn refere-se a que elemento químico b) Quantos prótons, nêutrons e elétrons apresenta o átomo Mn Mn 55 25átomo A Z Verificando resultados 2) Considere os átomos a seguir: a) Quais são isótopos? b) Quais são isóbaros? c) Quais são isótonos? d) Quais podem estar representando o mesmo elemento químico? X 40 19Y 40 20Z 91 40R 39 19S 90 39T 90 40 Rutherford 1871 - 1937 ÍONS Cl + 1e- Cl- Na Na++ 1e- Evolução dos Modelos Atômicos Verificando resultados Rutherford idealizou um modelo atômico com duas regiões distintas. Esse modelo pode ser comparado a um estádio de futebol com a bola no centro: a proporção entre o tamanho do estádio em relação à bola é comparável ao tamanho do átomo em relação ao núcleo (figura) Acerca do modelo idealizado por Rutherford e considerando os conhecimentos sobre o átomo, é correto afirmar: a) Os prótons e os nêutrons são encontrados na eletrosfera. b) Os elétrons possuem massa muito grande em relação à massa dos prótons. c) O núcleo atômico é muito denso e possui partículas de carga positiva. d) A eletrosfera é uma região onde são encontradas partículas de carga positiva. e) O núcleo atômico é pouco denso e possui partículas de carga negativa. 1885 - 1962 Niels Bohr • Os elétrons se movem ao redor do núcleo em um número limitado de órbitas bem definidas, que são denominadas órbitas estacionárias; • Movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia; • Ao saltar de uma órbita estacionária para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade bem definida de energia, chamada quantum de energia. Evolução dos Modelos Atômicos Evolução dos Modelos Atômicos 1885 - 1962 Niels Bohr Em cada camada, os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia; por esse motivo, as camadas são também denominadas estados estacionários ou níveis de energia. Evolução dos Modelos Atômicos 1885 - 1962 Niels Bohr 1) Os elétrons existem em níveis de energia descritos pelos números quânticos. 2) A energia está envolvida na movimentação de um elétron de um nível para o outro Evolução dos Modelos Atômicos 1885 - 1962 Niels Bohr 1885 - 1962 Niels Bohr MODELO ATÔMICO ATUAL (Modelo dos orbitais atômicos) FALHA Evolução dos Modelos Atômicos Evolução dos Modelos Atômicos MODELO ATÔMICO ATUAL (Modelo dos orbitais atômicos) Erwin Schrödinger 1887 - 1961 Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde é máxima a probalidade de encontrar um determinado elétron. Evolução dos Modelos Atômicos Erwin Schrödinger 1887 - 1961 Número Quântico Principal (n) Propôs que cada elétron em um átomo tem um conjunto de quatro números quânticos que determinam sua energia e o formato de sua nuvem eletrônica Número Quântico Secundário ou azimutal (l) Número Quântico Magnético (ml) Número Quântico de Spin (ms ou s) Evolução dos Modelos Atômicos NÚMEROS QUÂNTICOS (Modelo dos orbitais atômicos) PRÉDIO ----> ANDARES ---> APARTAMENTOS ---> SALA ELETROSFERA ----> NÍVEIS ---> SUBNÍVEIS ---> ORBITAL Número Quântico Principal (n) Erwin Schrödinger 1887 - 1961 n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, .... K L M N O P Q,... Está associado à energia de um elétron e indica em qual nível de energia está o elétron. Evolução dos Modelos Atômicos Evolução dos Modelos Atômicos Erwin Schrödinger 1887 - 1961 Número Quântico Secundário (l) Cada nível energético é constituído de um ou mais subníveis. l = 0, 1, 2, 3,...., (n-1) subnível s p d f Evolução dos Modelos Atômicos Erwin Schrödinger 1887 - 1961 Número Quântico magnético (ml) Associado à região de máxima probabilidade de se encontrar o elétron, denominado orbital. Evolução dos Modelos Atômicos Erwin Schrödinger1887 - 1961 Número Quântico de Spin (ms) Está relacionado á rotação do elétron. É utilizado para distinguir os elétrons de um mesmo orbital OU 1 elétron no orbital OU 2 elétrons no orbital ms= +1/2 ou ms = -1/2 Evolução dos Modelos Atômicos RESUMO: Número Quântico dos Elétrons nos Átomos Nomes Símbolos Valores Especifica Indica principal n 1,2,3,4,.... camadas tamanho azimutal l 0,1,2,3,...,(n-1) Subcamadas l=0,1,2,3,4,... s,p,d,f,g,... forma magnético ml -l até +l orbitais de subcamada orientação spin ms +1/2; -1/2 estado de spin direção do spin Distribuição eletrônica X A Z 13p 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 * BRADY, J., RUSSELL, J. W. e HOLUM, J. R., Química: A Matéria e Suas Transformações, vol.1 3ª Ed., LTC: Rio de Janeiro, 2002 Evolução dos Modelos Atômicos Verificando resultados 3) O átomo de magnésio tem número atômico 12 e número de massa 24. Qual é a alternativa correta relativa ao Mg que perdeu 2 elétrons? a) Tem 12 elétrons. b) Tem 10 nêutrons. c) Tem 10 prótons. d) Tem configuração eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2. e) Tem configuração idêntica à do Na (Z =11) que perdeu 1 elétron. 4) Um átomo cuja configuração eletrônica é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 tem como número atômico: a)10 b)18 c) 8 d) 20 e) 2 Verificando resultados 5) Dado o átomo X (Z=17) o conjunto dos quatro números quânticos para o 17º elétron do subnível p é: a) 3, 1, 0 e + 1/2 b) 3, 1, 0 e - 1/2 c) 3, 0, 0 e + 1/2 d) 3, 2, 0 e -1/2 e) 3, 2, 0 e ± 1/2 DADOS: 1º elétron no orbital (+1/2) Verificando resultados Verificando resultados 6) Dado o átomo de Vanádio (Z=23): a) Descreva a configuração eletrônica b) Indique os números quânticos da camada mais externa (camada de valência) RESPOSTAS 1) a) X e R; Z e T b) X e Y; S e T c) Y e R; Z e S d) X e R; Z e T 2) a) Mangânes b) Z= nº de prótons (25) ; nº de prótons = nº de e- = 25; Nº de nêutrons (N) = A – Z = 55 – 25 = 35 3) B 4) D 5) B 6) a) b) n= 4; l=0; ml = 0; ms=-1/2 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 Verificando resultados
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