AP1 Lista 01 Modelos atômicos e distribuição eletrônica (1)

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Descreva o modelo atômico de Thomson, justificando cada uma de suas características com base nas descobertas mais importantes daquela época.
O modelo atômico de Thomson é caracterizado por apresentar diversas partículas subatômicas de carga negativa (elétrons) em uma ''sopa'' de partículas subatômicas de carga positiva (prótons). Por isso, esse modelo ficou conhecido como ''pudim de passas''.
2) Em relação à experiência de Eugen Goldstein com os raios canais, responda:
a) O que levou os cientistas a investigar a existência de partículas com carga elétrica positiva?
Foi a descoberta da primeira partículas subatômica. Eugen percebeu que ao colocar um campo elétrico ou magnético externo à ampola, esses raios eram desviados no sentido do polo negativo. Quando se usava o gás hidrogênio, esse desvio era o menor observado. Dessa forma, imaginou-se a existência de uma partícula subatômica positiva, que foi então denominada de próton. 
b) Como os cientistas concluíram que as menores partículas positivas tinham massa 1836 vezes maior que a massa do elétron?
Imagine uma partícula carregada andando em linha reta com uma certa velocidade e entrando em uma região com um campo eletromagnético ortogonal à sua trajetória. Essa partícula sofrerá uma força que tende a transformar seu movimento em um círculo. O raio desse circulo é proporcional à massa e a velocidade inicial da partícula. Então sabendo-se sua velocidade, é possível determinar a sua massa.
c) Qual o valor da carga elétrica dos prótons.
O próton é uma partícula subatômica, de símbolo p ou p+, com uma carga elétrica positiva de +1e carga elementar e com uma massa ligeiramente menor do que a de um nêutron.
3) Sobre o bombardeamento de lâminas metálicas com partículas alfa, responda:
a) O que a equipe de Rutherford esperava que fosse ocorrer com a lâmina de ouro, ao receber o impacto das partículas alfa?
esperavam que as partículas alfa fossem, em sua grande maioria, refletidas. Pois espera se que elas se chocassem com o núcleo atômico.
b) O que Rutherford observou de surpreendente com essa experiência?
Rutherford notou que a maioria das partículas alfa atravessava a lâmina, não desviava, nem retrocedia. Algumas partículas alfa se desviavam, e muito poucas retrocediam.
c) A experiência de Rutherford implicou quais mudanças no modelo atômico de Thomson?
 Rutherford conseguiu distinguiu os raios alfa e beta e introduziu o conceito de núcleo atômico.  criou um modelo atômico no qual os elétrons giravam em torno do núcleo atômico, que considerou a região central do átomo onde havia a maior parte da massa atômica. 
O modelo se baseava em órbitas eletrônicas, isto é comparáveis à um sistema planetário, Rutherford chegou à conclusão que a maior parte do átomo se encontra vazia, estando praticamente a totalidade de sua massa no núcleo, este sendo em torno de dez mil vezes menor que o átomo.
4) Descreva as bases do modelo atômico de Rutherford e comente as contradições que esse modelo apresentava e que impediam a sua total aceitação.
Em 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford realizou um experimento em que ele bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa (α) emitidas por uma amostra de polônio (material radioativo), que ficava dentro de um bloco de chumbo com um pequeno orifício pelo qual as partículas passavam. O ouro foi escolhido por ser um material inerte, pouco reativo. Até o momento, acreditava-se que o átomo seria uma esfera carregada positivamente, com elétrons (partículas negativas) distribuídos uniformemente por todo o seu volume, conforme indicava o modelo de Thomson.
Se o átomo fosse realmente assim, as partículas alfa, que são compostas por partículas positivas, atravessariam os átomos da lâmina de ouro e, no máximo, algumas sofreriam pequenos desvios em suas trajetórias ao se aproximarem dos elétrons. Mas não foi isso que Rutherford observou. A grande maioria das partículas atravessava a lâmina de ouro, uma quantidade pequena não atravessa a folha, mas voltava, e algumas partículas alfa sofriam desvios de suas trajetórias. so comprovou que o modelo de Thomson estava incorreto. A partir das informações coletadas, Rutherford propôs o seu modelo atômico, que foi o seguinte: os átomos possuem uma grande parte vazia. Nesse espaço vazio ficam os elétrons e, por isso, esse espaço foi chamado de eletrosfera. Poucas partículas alfa refletiam e desviavam porque o átomo possui um núcleo bem pequeno e condensado, onde está toda a massa do átomo, não permitindo que as partículas atravessem. Esse núcleo seria positivo, pois as partículas alfa também são positivas, então, quando elas estivessem passando perto do núcleo, elas sofreriam um desvio em sua trajetória, pois cargas de mesmo sinal se repelem. Mas, se batessem de frente com o núcleo, elas seriam ricocheteadas, rebatidas na direção contrária ao choque. Comparando o número de partículas que atravessou a lâmina com as que foram rebatidas, conclui-se que o núcleo é de 10 000 a 100 000 vezes menor que seu tamanho total. Resumidamente, o modelo de Rutherford era parecido com o sistema solar, em que o núcleo positivo (feito de prótons) seria o sol e os planetas que giram ao seu redor seriam os elétrons na eletrosfera: No entanto, ele apresentava uma série de contradições consideráveis, como o fato de que cargas opostas se atraem e, dessa forma, se os elétrons (negativos) girassem ao redor do núcleo (positivo), eles perderiam energia gradualmente e adquiririam uma trajetória em forma de espiral até atingir o núcleo, essas contradições geravam duvidas sobre o modelo.
5) Sobre o modelo atômico de Bohr, responda os itens abaixo:
a) No que Bohr se baseou para construir seu modelo atômico?
O físico dinamarquês Niels Bohr (1885 - 1962) propôs um modelo atômico para o átomo de hidrogênio que depois foi estendido para outros elementos. O seu modelo baseia-se no Sistema Solar, no qual os planetas giram ao redor do Sol. 
b) Quais os postulados propostos por Bohr?
1º postulado – A energia emitida (ou absorvida) por um sistema atômico não é contínua, como mostrado pela eletrodinâmica, mas se processa através de transições do sistema de um estado estacionário para algum outro diferente.
2º postulado – Radiação de frequência bem definida é emitida por um sistema atômico quando há transição de elétron entre camadas. Sendo a energia total liberada pela transição desse elétron definida por E = hf, onde f = frequência da radiação (em hertz) e h = constante de Planck (em J.s).
3º postulado – O equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários (baseados em interações eletrostáticas e eletromagnéticas) obedece às leis da mecânica clássica.
4º postulado – As possíveis órbitas descritas por elétrons em torno do núcleo atômico são múltiplos inteiros de h/2π. Inclusive nas órbitas provenientes de uma transição.
5º postulado – O estado no qual a energia emitida é máxima deve ser, também, um múltiplo inteiro da constante de Planck corrigida para um movimento circular em relação ao momento angular do elétron.
c) Quando podemos dizer que um átomo se encontra em seu estado fundamental?
Diz-se q um átomo está no seu estado fundamental quando este possui a menor energia possível. 
Um átomo normalmente está em seu estado fundamental, mas pode passar a um estado excitado se absorver energia.
d) O que ocorre quando um elétron “salta” para um nível de energia imediatamente superior ou imediatamente inferior ao que ele se encontra?
Ao saltar de um nível menos energético para um nível mais energético este absorve energia. Ao retornar ao nível menos energético este libera energia na forma de fóton.
6) Considere dois níveis de energia de um átomo de sódio, representados no diagrama abaixo.
 A diferença de energia entre os níveis (inicial e final) é igual a 3,4.10-19J, e a energia do fóton é igual a h.f, em que h é a constante de Planck (6,6.10-34 J.s) e f é a freqüência do fóton emitido.
Considerando os dados apresentados e utilizando a tabela acima  como referência,marque a alternativa que representa a cor da luz emitida nessa transição eletrônica.
a) vermelha             b) amarela             c) violeta              d) azul                 e) verde
7) O diagrama mostra os níveis de energia (n) de um elétron em um certo átomo. Qual das transições mostradas na figura representa a emissão de um fóton com o menor comprimento de onda?
8) O que levou Sommerfeld a propor a existência de subníveis de energia? Descreva resumidamente o modelo atômico proposto por Sommerfeld.
Logo após Bohr enunciar seu modelo verificou-se que um elétron, numa mesma camada, apresentava energias diferentes. Como poderia ser possível se as órbitas fossem circulares?
Sommerfild sugeriu que as órbitas fossem elípticas, pois em uma elipse há diferentes excentricidades (distância do centro), gerando energias diferentes para uma mesma camada.
9) Diferencie Número de massa e Massa atômica.
Massa atômica é a média ponderada de todos os isótopos de um elemento.
Numero de massa atômica é a massa de uma átomo especifico.
10) Explique o que são íons, como são classificados e como eles se formam. Pesquise e classifique se os sistemas abaixo conduzem ou não conduzem corrente elétrica.
Para um átomo ser eletricamente neutro ele precisa ter a mesma quantidade de prótons e elétrons, mas como nem sempre isso ocorre, surge então os compostos denominados de íons. Íons são átomos que perderam ou ganharam elétrons em razão de reações, eles se classificam em anion e cátion.
 a) Sistema formado por água e ácido sulfúrico.
È condutor, Quando os ácidos são misturados com água, suas moléculas se ionizam na água, liberando o cátion H+ e assim torna-se um bom condutor 
 b)Sistema formado por água e sal de cozinha.
É condutor, a corrente elétrica ocorre por movimentação de cargas negativas. Quando se coloca um sal (e não só o sal de cozinha) em água, ele forma cátions e ânions. O movimento desses ânions promove então a condução da corrente elétrica.
C)Sistema formado por água e açúcar comum
Não conduz. Para ser condutora de corrente elétrica, a solução tem que estar IONIZADA, isto é: moléculas subdivididas pelo solvente (agua) em partículas menores ÍONS, que são os verdadeiros condutores das cargas elétricas. Muitos ácidos, bases, sais, dão soluções condutoras; açúcar não, pois não se ioniza.
11) Calcule a massa atômica do elemento abaixo com base nas informações fornecidas. 
12) Sobre as dimensões do átomo, a massa e a carga das partículas fundamentais, responda:
a) Se um átomo tivesse o diâmetro da terra (≈ 12 740 km), qual seria aproximadamente o valor do diâmetro do seu núcleo? (Dados: diâmetro do núcleo encontra-se na razão entre 10000 e 100000 vezes menor que o da eletrosfera.)
diamentro do núcleo= diâmetro da terra
 diamentro do átomo
= 12740= 1274km ou 1274 m
 10000 ou 100000
b) Um átomo de carbono possui em seu núcleo 6 prótons e 6 nêutrons e sua eletrosfera 6 elétrons. Calcule aproximadamente quantas vezes a massa do núcleo de carbono é maior que a massa da sua eletrosfera. (Dados: massa do próton: 1,00728u; nêutron = 1,00866 u e elétron = 5,48579.10-4 u.)
massa do núcleo 
massa da eletrosfera
= (6x1,000728)+ 6x1,00866 = 3674 massa eletrosfera
 (6x5,485579.10⁴
13) Indique os valores que substituem corretamente as letras na tabela a seguir:
A= 47+61=108 
P=47 
E= 47 
Z=39 (36+3=39) 
P=39
N=75-39=36
P=30
H) N=65-30=35
 I) E=28 (30-2=28)
K) Z=20 (18+2=20)
J) A=20+16=36
L) P=20
M ) P=24
N) N=52-24=28
O) E=24
P) Z=7 (10-3=7)
Q) P=7
R) N=27-7=20
14) A Partir das representações dos subníveis a seguir, indique os valores dos números quânticos principal, secundário, magnético e Spin para o mesmo. Indique também os seus números atômicos.
a) 
 
b) 
c)
15) Indique os elementos representados pelos orbitais dos seus elétrons mais energéticos.
	
	
	
	Elemento:
	Elemento:
	Elemento:
 1 elemento
2 elemento
3 elemento
 16) Em fins de 1939, Albert Einstein escreveu uma carta dirigida a Franklin Roosevelt, na época o presidente dos EUA, explicando sobre a recém descoberta reação nuclear em cadeia, que iria permitir a construção de reatores e bombas nucleares. Pedia o fornecimento de grandes verbas para o rápido desenvolvimento de pesquisas nesse campo e alertava sobre a possibilidade de que os alemães obtivessem algo semelhante, uma vez que Werner Heisenberg, um dos maiores físicos nucleares da época, era politicamente filiado ao partido comunista. Einstein concluiu que Heisenberg certamente dirigiria as pesquisas alemãs e construiria armas atômicas. A carta foi levada a Roosevelt por um influente banqueiro chamado Sachs. Graças ao prestigio de Einstein, logo em seguida todas as providências foram tomadas e as pesquisas intensificadas.
Mais tarde, Einstein se arrependeu profundamente por ter escrito aquela carta, pois os alemães nem mesmo tinham tentado construir armas nucleares. Ele havia se enganado mais uma vez a respeito das idéias de Heisenberg. A primeira foi quando ele tentou inutilmente derrubar o “principio da incerteza”. Sobre esse assunto responda: 
O que diz respeito o princípio da incerteza? Porque não é possível se verificar com precisão a posição e velocidade de um elétron simultaneamente? De acordo com esse princípio, não podemos determinar com precisão e simultaneamente a posição e o momento de uma partícula. Ou seja, em uma experiência não se pode determinar simultaneamente o valor exato de um componente do momento px de uma partícula e também o valor exato da coordenada correspondente, x. Em vez disso, a precisão de nossa medida está limitada pelo processo de medida em si, de forma tal que ∆px . ∆x ≥ , onde px é conhecido como a incerteza de ∆px, e a posição x no mesmo instante é a incerteza ∆x. Aqui (Lê-se h cortado) é um símbolo simplificado para h/2π, onde h é a constante de Planck. A razão dessa incerteza não é um problema do aparato utilizado nas medidas das grandezas físicas, mas sim a própria natureza da matéria e da luz. Para que possamos medir a posição de um elétron, por exemplo, precisamos vê-lo e, para isso, temos que iluminá-lo (princípio básico da óptica geométrica). Além disso, a medida será mais precisa quanto menor for o comprimento de onda da luz utilizada. Nesse caso, a física quântica diz que a luz é formada por partículas (fótons), que têm energia proporcional à frequência dessa luz. Portanto, para medir a posição de um elétron precisamos incidir sobre ele um fóton bastante energético, já que quanto maior for a frequência, menor é o comprimento de onda do fóton. No entanto, para iluminar o elétron, o fóton tem que se chocar com ele, e esse processo transfere energia ao elétron, o que modificará sua velocidade, tornando impossível determinar seu momento com precisão.
Em relação ao elétron em movimento ao redor do núcleo, o princípio da incerteza leva ao conceito de orbital. Explique qual a diferença entre o conceito de orbital e conceito de orbital proposto por Bohr?
O físico Bohr propôs a existência da órbita para os elétrons do hidrogênio e esse modelo funcionou direitinho, o problema foi que não funcionou para os outros átomos. O Heisenberg, propôs o princípio da indeterminação, onde se você souber onde está o elétron, você não sabe sua velocidade e se souber sua velocidade, não sabe sua posição. Como é mais fácil medir a velocidade de um elétron do que sua posição, então ficou difícil saber onde estava o elétron. Foi, então, proposto que a trajetória do elétron não era bonitinha como uma órbita e sim, que existia uma certa probabilidade de encontrar um em uma certa região do espaço. Essa região ficou conhecida como nuvens eletrônica ou orbital.
17) O número de nêutrons de um átomo isóbaro do 2142Sc e que possui para o últimoelétron do subnível mais energético o conjunto de números quânticos: Principal, Secundário, Magnético e Spin – Respectivamente, 4;0;0 e +1/2 é:
a)20 b)21 c)22 d)42 e)40
18) São dadas as seguintes informações relativas aos átomos X, Y e Z:
X é isóbaro de Y e isótono de Z
Y têm número atômico 56, número de massa 137 e é isótopo de Z.
O número de massa de Z é 138.
Indique os números quânticos do elétron mais energético do átomo X.
19) Dados os átomos genéricos abX c2cY c+2dZ, sabe-se que X e Y são isótopos, Y e Z são isóbaros e X e Z são isótonos. Sabendo que o número de massa de X é igual a 40, os números de nêutrons de Y e Z serão iguais a:
a) 21 e 19
b) 20 e 40
c) 42 e 21
d)19 e 21
e)21 e 42 
20) Forneça o número atômico, símbolo e o nome dos elementos(consulte a tabela periódica) cujo elétron mais energético do átomo no estado fundamental apresente o conjunto de números quânticos relacionados abaixo.
a) n = 3; l = 1; Ml = +1; Ms = -1/2
b) n = 3; l = 2; Ml = 0; Ms = +1/2
c) n = 4; l = 3; Ml = +2; Ms = -1/2
21) Um determinado elemento neutro apresenta a seguinte distribuição eletrônica. 
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6
Em relação ao elemento acima, assinale a alternativa Incorreta:
a) A distribuição eletrônica corresponde a um elemento da série dos metais.
b) O elemento em questão é um elemento de transição simples ou externa.
c) O seu nível e subnível mais energético é o 4s2.
d) O seu nível (camada) de valência é o quarto nível.
e) O elemento pertence a família VIIIB da tabela periódica
22) Com o diagrama de caixas de orbitais e também com a notação de gás nobre, dê as configurações eletrônicas de:
Pesquise na internet sobre os referidos termos.
a) Cr 
O elemento químico cromo é um metal de transição branco, cristalino com baixa maleabilidade e ductibilidade, possui número atômico 24 e massa atômica relativa 51, 996 u está localizado no grupo VI-B da tabela, seu nome deriva da palavra “Chroma” e traduzida do grego é cor.
Mg2+
O magnésio, de símbolo Mg é um metal representativo localizado no grupo dos metais alcalino-terrosos ou grupo 2. Possui número atômico 12 e número de massa 24,3 u.a. Juntamente com o berílio, o magnésio é um metal que apresenta baixo grau de oxidação. Este elemento é bastante eletropositivo e em uma ligação iônica tem a tendência a doar elétrons para se estabilizar.
Ti6+
O titânio é um metal de transição que está localizado na família que leva seu nome. De símbolo Ti, seu nome deriva da mitologia grega, mais precisamente dos Titãs filhos de Urano e Gaia. Foi descoberto em 1791 por William Justin Gregor a partir do mineral Ilmenita (FeTiO3) ou do Rutilo (TiO2) e é muito utilizado até hoje em diversas áreas.
23) Um íon de carga -3 tem o mesmo número de elétrons que um certo átomo, cujo número atômico é 14. Sabendo-se que o íon possui 20 nêutrons, indique o número atômico e o número de massa do átomo que dá origem a esse íon.
24) Explique a razão da inviabilidade dos seguintes conjuntos representarem os números quânticos de um elétron em um átomo. Em cada caso modifique o valor ou valores incorretos de modo que o conjunto seja válido.
 n = 2 l = 2 mL = O, mS = -1/2
 n = 2 l = 1 mL = -1, mS = O
 n = 3 l = 1 mL = +2, mS = +1/2