Material de estudo

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O átomo é a menor partícula capaz de identificar um elemento químico e participar de uma reação química.O estudo do átomo se iniciou na Grécia antiga com o filósofo Leucipo e seu discípulo Demócrito: para eles, o átomo era o menor componente de toda a matéria existente. Sendo, então, impossível dividí-lo em partes menores.Ao desenrolar da história, diversos cientistas e estudiosos tentaram definir o átomo quanto a sua forma, dando origem a diversas teorias sobre sua constituição física. Surgiram, então, os modelos atômicos.
Modelos Atômicos
Modelo de Dalton (bola de bilhar) - 1803
Para John Dalton, a teoria de Leucipo e Demócrito era bastante coerente. Segundo este modelo, os átomos eram as menores partículas possíveis, assumiam formas esféricas e possuíam massa semelhante caso fossem correspondentes ao mesmo elemento químico.
Modelo de Thomson (pudim de passas) – 1897
Através da descoberta do elétron (partícula constituinte do átomo com carga elétrica negativa), o modelo de Dalton ficou defasado. Assim, com os estudos de Thomson, um novo modelo foi idealizado.
De acordo com este novo modelo, o átomo era uma esfera de carga elétrica positiva incrustada com elétrons, com carga negativa, tornando-se assim eletricamente neutro. Ficou conhecido como pudim de passas.
Modelo de Rutherford-Bohr (sistema planetário) – 1908/1910
Rutherford ao bombardear partículas alfa sobre uma lâmina de ouro percebeu que a maioria atravessava a lâmina. Enquanto que uma menor parte sofria pequeno desvio, e uma parte ínfima sofria grande desvio contrário à trajetória.
A partir desse experimento, foi possível perceber que os átomos não eram maciços como se pensava, mas dotados de grande espaço vazio. Assim como, que eram constituídos por um núcleo carregado positivamente e uma nuvem eletrônica carregada negativamente. Essa nuvem eletrônica era composta por elétrons que giravam em órbitas elípticas ao redor do núcleo (assim como os planetas ao redor do sol). Também constatou-se que a maior parte da massa de um átomo se concentra no núcleo (que rebatia as partículas alfa no sentido contrário do bombardeio).
Mas ainda havia um enigma: De acordo com a teoria das ondas eletromagnéticas, os elétrons ao girarem em torno do núcleo perderiam gradualmente energia, começariam a descrever um movimento helicoidal, e simplesmente cairiam no núcleo. Mas, como isso pode acontecer se os átomos são estruturas estáveis?
Dois anos após Rutherford ter exposto o seu modelo atômico, Niels Bohr o aperfeiçoou. A teoria de Bohr pode ser fundamentada em três postulados:
1)      Os elétrons descrevem, ao redor do núcleo, órbitas circulares com energia fixa e determinada. Sendo denominadas órbitas estacionárias;
2)      Durante o movimento nas órbitas estacionárias, os elétrons não emitem energia espontaneamente;
3)      Quando um elétron recebe energia suficiente do meio externo, realiza um salto quântico: migra entre dois orbitais. E, como tende a voltar ao orbital inicial, a energia recebida é emitida na mesma quantidade para o meio. Sendo essa energia (recebida e emitida) a diferença energética entre os dois orbitais.
Apesar de bastante difundida no ensino médio, o modelo atômico de Rutherford-Bohr é, em parte, ineficiente. Pois:
Os elétrons, na prática, não realizam trajetórias circulares ou elípticas ao redor do núcleo;
Não deixa claro o porquê de os elétrons não perderem energia durante seu movimento;
Não explica a eletrosfera de átomos que possuem muitos elétrons.
Assim, o modelo atômico ideal está sendo obtido a cada dia em que se descobrem mais informações acerca da estrutura íntima da matéria.
Estrutura de um Átomo
Os átomos são compostos de, pelo menos, um próton e um elétron. Podendo apresentar nêutrons (na verdade, apenas o átomo de hidrogênio não possui nêutron: é apenas um elétron girando em torno de um próton).
Elétrons – Os elétrons são partículas de massa muito pequena (cerca de 1840 vezes menor que a massa do próton. Ou aproximadamente 9,1.10-28g) dotados de carga elétrica negativa: -1,6.10-19C. Movem-se muito rapidamente ao redor do núcleo atômico, gerando campos eletromagnéticos.
Prótons – Os prótons são partículas que, junto aos nêutrons, formam o núcleo atômico. Possuem carga positiva de mesmo valor absoluto que a carga dos elétrons; assim, um próton e um elétron tendem a se atrair eletricamente.
Nêutrons – Os nêutrons, junto aos prótons, formam o núcleo atômico. E, como possuem massa bastante parecida, perfazem 99,9% de toda a massa do átomo. Possuem carga elétrica nula (resultante das sub-partículas que os compõem), e são dispostos estrategicamente no núcleo de modo a estabilizá-lo: uma vez que dois prótons repelem-se mutuamente, a adição de um nêutron (princípio da fissão nuclear) causa instabilidade elétrica e o átomo se rompe.
Os elétrons estão dispostos em 8 camadas que constituem a eletrosfera. Para cada camada, determinado número de subníveis (orbitais) são preenchidos. A mais externa é chamada camada de valência, sendo também a mais energética
INTRODUÇÃO
O átomo foi definido como uma unidade indivisível até o final do século XIX, quando foi proposto o primeiro modelo atômico que provava a existência de partículas subatômicas. Com o passar dos anos, novos estudos experimentais foram realizados e novos modelos atômicos surgiram.
Baseado no modelo atômico Rutherford-Bohr, o átomo é formado por uma região central positiva denominada núcleo, cercado por elétrons em órbitas circulares. Os átomos são formados basicamente por três partículas, são elas: prótons, nêutrons e elétrons.
NÚCLEO ATÔMICO
O núcleo de um átomo é uma região pequena, comparado ao volume atômico total do um átomo, densa e positiva, formada por prótons e nêutrons. Os prótons são partículas positivas que apresentam massa,aproximadamente duas mil vezes maior que a massa do elétron. A existência de uma partícula positiva presente no átomo foi observada pelo físico Eugen Goldstein, mas sua existência só foi comprovada por experiências realizadas por Ernest Rutherford. Em 1932, James Chadwick descobriu a presença de partículas neutras,chamadas nêutrons, que possuem massa com valor muito próximo a dos prótons. 
A quantidade de prótons presente no núcleo representa o número atômico (Z), e diferencia um elemento químico de outro.
                                                                   p = Z
Já o número de massa de um átomo é representado pela letra A, e corresponde à soma das quantidades de prótons e nêutrons presentes no núcleo:
                                                                A = Z + n
Onde:
p = número de prótons = z
n = número de nêutrons
Podemos escrever o número de massa e o número atômico junto ao elemento químico:
[Math Processing Error]E[Math Processing Error]
Para o elemento sódio (Z = 11), que apresenta número de massa 23, temos:
[Math Processing Error]Na[Math Processing Error]
ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS
O elemento químico representa um grupo de átomos com o mesmo número de prótons. Quando átomos de um mesmo elemento químico possuem quantidades de nêutrons diferentes, e consequentemente números de massa diferentes, são chamados de isótopos.
Exemplos:
(Foto: Colégio Qi)
Há dois isótopos conhecidos do cloro, o cloro-35 e o cloro-37, de massas atômicas aproximadamente 35 e 37, respectivamente. A composição isotópica, ou seja, a ocorrência de cada um na natureza, é de, aproximadamente, 75% para o cloro-35 e de 25% para o cloro-37.
O hidrogênio apresenta três isótopos:
O prótio, [Math Processing Error]H[Math Processing Error], com 1 próton, é o mais abundante na natureza.
O deutério, [Math Processing Error]H[Math Processing Error], com um próton e um nêutrons.
O trítio, [Math Processing Error]H[Math Processing Error], com um próton e dois nêutrons.
Alguns átomos de carbono apresentam 6 prótons e 8 nêutrons e recebem o nome de carbono-14, porém o tipo mais comum do carbono é o carbono-12, com 6 prótons e 6 nêutrons. Na natureza muitos outros elementos apresentamisótopos.
Isóbaros
Os átomos que apresentam o mesmo número de massa e diferem no número atômico são chamados de isóbaros. Os elementos argônio e cálcio são isóbaros:
( Isótonos
Os átomos que apresentam diferentes números de massa e diferentes números atômicos, mas apresentam a mesma quantidade de nêutrons, são chamados de isótonos. Os elementos boro e carbono são isótonos:
 
ELÉTRONS
Os elétrons são partículas de carga elétrica negativa, descobertas pelo cientista Joseph John Thomson, e sua massa é desprezível em ralação ao núcleo. A quantidade de elétrons e prótons presentes em um átomo é a mesma, justificando a neutralidade do átomo, já que a atração elétrica entre os prótons e elétrons em um átomo é o que o mantém unido, o tronando estável. Os elétrons se encontram na eletrosfera, que corresponde a maior parte do volume atômico, girando ao redor do núcleo em órbitas (ou camadas) com energia definida. Há no máximo sete camadas ao redor do núcleo e são representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do núcleo. A camada mais externa é também a mais energética.
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA
O número de elétrons que cada órbita de um átomo possui e sua estrutura eletrônica pode ser descrito pela configuração eletrônica.
Na prática, cada nível de energia (camada) comporta uma quantidade máxima de elétrons, e os níveis são divididos em subníveis:
	Camada
	Nível
	Subnível
	Quantidade máxima de elétrons
	K
L
M
N
O
P
Q
	1
2
3
4
5
6
7
	s
s p
s p d
s p d f
s p d f
s p d
s
	2
8
18
32
32
18
8
O número de elétron que cada subnível comporta é: s = 2 elétrons; p = 6 elétrons; d = 10 elétrons; f = 14 elétrons.
Na eletrosfera, a tendência é que os elétrons ocupem a posição de menor energia, ou seja, as mais próximas do núcleo. Um elétron do nível 3 possui mais energia do que um elétron do nível 2. Quanto menor a energia, maior a estabilidade. A sequência de ocupação dos subníveis segue uma ordem crescente de energia. Essa ordem é descrita pelo diagrama de Pauling, escrito por Linus Pauling, e está representado na figura a seguir:
 
O elemento sódio (11Na) possui a seguinte configuração eletrônica, segundo o diagrama de Pauling:
1s2 2s2 2p6 3s1
A camada de valência do sódio é a camada M.
No caso de íons, quando um átomo perde ou ganha elétrons, o número de elétrons difere do número de prótons no átomo. Dessa forma, a configuração consiste em colocar ou retirar elétrons da camada de valência, após feita a distribuição.
Exemplos:
Para o elemento cálcio, temos a seguinte configuração eletrônica:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Quando o átomo de cálcio perde 2 elétrons e se torna o cátion Ca2+ , temos a seguinte configuração eletrônica: 
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
A configuração eletrônica do cloro é:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Quando o cloro recebe um elétron, tornando-se o ânion Cl-, sua configuração passa a ser:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
EXERCÍCIOS
(UFRN) O oxigênio (O2) e o ozônio (O3) protegem a Terra da radiação ultravioleta,que, em excesso, é prejudicial aos seres vivos. As reações responsáveis por essa proteção são as seguintes:
(1) O2 + fótons → 2O
(2) O3 + fótons → O2 + O
O buraco na camada de ozônio vem aumentando devido, principalmente, ao alto nível de clorofluorcarbonos (CFCs) lançados na atmosfera pela ação do homem. Usando-se o Freon 12 (CCl2F2) como exemplo, o processo de consumo do O3 é mostrado abaixo:
(3) CCl2F2 + fótons → CClF2 + Cl
(4) Cl + O3 → ClO + O2
(5) ClO + O → Cl + O2
A configuração eletrônica completa do elemento oxigênio e o número de elétrons presentes na sua camada de valência são, respectivamente: 
a) 1s2 2s2 2p4 e 8 elétrons.
b) 1s2 2s2 2p4 e 6 elétrons. 
c) 2s2 2p4 e 6 elétrons. 
d) 2s2 2p4 e 8 elétrons. 
Gabarito
O átomo de oxigênio possua 8 elétrons, logo sua  configuração eletrônica é:
1s2 2s2 2p4
O último nível (camada) é o 2, e possui 6 elétrons.
LETRA B
(UFMG) Analise o quadro, em que se apresenta o número de prótons, de nêutrons e de elétrons de quatro espécies químicas:
	Espécies
	Número de prótons
	Número de nêutrons
	Número de elétrons
	I
	1
	0
	0
	II
	9
	10
	10
	III
	11
	12
	11
	IV
	20
	20
	18
Considerando-se as quatro espécies apresentadas, é INCORRETO afirmar que:
a) I é o cátion H+.
b) II é o ânion F-.
c) III tem massa atômica de 23 u.
d) IV é um átomo neutro.
Gabarito
A espécie I apresenta 1 próton, característico do elemento hidrogênio, e nenhum elétron. Quando um átomo de hidrogênio perde um elétron (H+), fica com as características da espécie I. Alternativa “a” correta.
A espécie II apresenta o número de prótons do elemento flúor, porém possui10 elétrons, o que significa que o átomo ganhou um elétrons tornando-se o ânion F-. Alternativa “b” correta.
A espécie III possui número de prótons e nêutrons igual a 11 e 12, respectivamente. Logo o seu número de massa é igual a 23. Alternativa “c” correta.
A espécie IV, o número de elétrons menor que o número de prótons, configurando uma perda de elétrons. Um átomo neutro possui número de prótons e elétrons iguais. Logo, a alternativa “d” está incorreta.
LETRA D