Átomos, Elementos e Tabela periódica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
INSTITUTO DE QUÍMICA 
QUÍMICA FUNDAMENTAL I – QUI0600 
ÁTOMOS, ELEMENTOS E A TABELA 
PERIÓDICA 
RUSCELI DIEGO DE ARAÚJO 
ABRIL - 2013 1 
INTRODUÇÃO - História 
Demócrito (460 – 370 a.C.) e outros 
filósofos gregos acreditavam que o mundo 
deveria ser compostos por partículas muito 
pequenas e indivisíveis, chamadas de 
átomos (grego – indivisíveis); 
 
 
 
Aristóteles e Platão formularam 
hipóteses para contestar a 
existência do átomo; 
 
• Mas o que são os átomos? 
A noção sobre átomos ressurge no século 
XVII, ao se estudar os gases; Newton, 
defendeu a existência dos átomos; 
A base da teoria atômica se solidificou após 
estudos sobre a quantidade de matéria que 
reagia com outra para formar determinado 
produto; 
 
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• Esta teoria surgiu entre os anos 1803 
– 1807, no trabalho de um professor 
inglês, conhecido como John Dalton; 
• Seus postulados são: 
– Cada elemento é composto de partes 
pequenas chamadas de átomos; 
– Todos os átomos de um dado elemento 
são idênticos; 
– Os átomos de um elemento não se 
convertem em diferentes tipos de 
átomos por meios de reações químicas; 
através delas os átomos não são criados 
nem destruídos; 
– Os compostos são criados quando 
átomos de diferentes elementos se 
combinam; 
 
 
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• Através dos postulados de Dalton, teorias 
como a lei das proporções múltiplas e a lei da 
conservação das massas; 
 
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A natureza elétrica da matéria 
• Por volta dos século XVII começaram a estudar 
descargas elétricas em tubos parcialmente 
evacuados; 
• Descargas de altas voltagens produziam 
radiação, e esta radiação passou a ser 
conhecida como “raios catódicos”, por se 
originarem no cátodo (eletrodo negativo); 
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A natureza elétrica da matéria 
• Estes raios catódicos não podiam ser vistos, 
mas produziam fluorescência em certos 
materiais; 
• Experimentos relataram que sob a ação de 
campos elétricos e magnéticos estes raios 
eram desviados, sugerindo assim, que eles 
tinham carga; 
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A natureza elétrica da matéria 
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A natureza elétrica da matéria 
• J.J. Thomson em seus experimentos percebeu 
que independente da origem do material, a 
natureza destes raios permanece a mesma; 
• Mas, o que são estes raios catódicos? 
• Após experimentos, Thomson chegou à 
conclusão que estes raios eram feixes de 
partículas com massa e carregados 
negativamente – O ELÉTRON. 
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• Thomson através de experimentos com campos 
magnéticos e elétricos sobre os raios catódicos, 
calculou que estes raios possuiam uma relação 
massa/carga = 1,76x108 coulomb/grama; 
• Millikan (1868 – 1953) em seu experimento 
denominado “gota de óleo de Millikan”, calculou 
a carga do elétron, -1,60x10-19C; 
• Através destas constantes, pôde-se calcular a 
massa do elétron = 9,10x10-28g; 
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Partículas positivas 
• Após a descoberta do elétron, ou seja, de que 
o átomo não era a menor parte de algo, mas 
que existiam partícula subatômicas, deu-se 
mais atenção a forma de como essas 
partículas se uniriam; 
• No início do século XX, Thomson sugeriu que 
os átomos consistiam em uma esfera positiva 
uniforme, na qual os elétrons estava inseridos; 
 
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• Em 1920, Rutherford e colaboradores 
realizaram um experimento de dispersão de 
partículas α, através de uma lâmina de ouro; 
 
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• Após seu experimento, Thomson chegou a 
conclusão que a maioria da massa do átomo 
estava num região muito pequena, mas muito 
densa, que ele chamou de NÚCLEO. 
• A carga do próton é 1,6x10-19C*; 
• A unidade para medição do diametro de 
átomos e ligações, embora não reconhecida 
pelo S.I. é o A – Angstron, que corresponde a 
1x10-10m; 
 
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• O diâmetro de uma moeda de um centavo 
norte-americana é 19 mm. O diâmetro de um 
átomo de prata (Ag) é apenas 2,88 A. Quantos 
átomos de prata podem ser arranjados em 
lado a lado em uma linha reta ao longo do 
diâmetro de uma moeda de um centavo? 
Átomos de Ag = 
19 mm x (10-3m/1 mm) x (1A/1x10-10m) x (1 átomo de Ag/2,88 A) = 
6,6x107 átomos de Ag 
 
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O espectrometro de Massas 
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OH
O
Ácido tetradecanóico (1) 
OH
O
Ácido pentadecanóico (2) 
Fragmentação de ácidos graxos 
19 
-14 
-14 
-14 
-14 
R
O O R
H
CH2
C
OH O R
M/Z = 74 
O neutron 
• Nos anos 20, Rutherford, na Inglaterra, W. D. 
Harkins, nos EUA, e Orme Masson, na 
Austrália, de forma independente propuseram 
a existência de outra partícula: O neutrôn. 
• Em um acelerador de partículas subatômicas, 
partículas α chocam-se com átomos de berílio; 
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Radioatividade 
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Radioatividade 
• É o fenômeno pelo qual um núcleo instável emite 
espontaneamente entidades (partículas, ondas) 
numa reação nuclear denominada decomposição 
radioativa ou decaimento, transformando-se em 
outro núcleo mais estável; 
 
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Radioatividade 
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• O fenômeno da radioatividade é 
exclusivamente nuclear, isto é, ele se deve 
unicamente ao núcleo do átomo. Ela não é 
afetada por nenhum fator externo como 
pressão e temperatura. 
 
Radioatividade 
• Em 1896, Henri Becquerel 
(1852 – 1908), estudou o 
Urânio (U), descobriu que ele 
espontaneamente emitia 
radiação de alta energia; 
• Após a descoberta de 
Becquerel, Marie Curie e 
Pierre começaram seus 
estudos com o material; 
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• Marie e Pierre trabalharam com um material 
denominado, Pechblenda, que liberava radiação 
a uma velocidade quatro vezes maior do que se 
calculava com base no conteúdo de urânio; 
• Eles isolaram uma fração de um grama de um 
novo elemento a partir de uma tonelada de 
minério. Eles denominaram-no polônio, em 
homenagem à Polônia, o país de origem de Marie 
Curie. Seis meses mais tarde, os Curie isolaram 
outro elemento novo, fortemente radioativo: o 
rádio. O prêmio Nobel de Física, em 1903, foi 
concedido conjuntamente a Becquerel e aos 
Curie, devido ao feito realizado. 
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• A radiação liberada na radioatividade natural 
pode ser separada por um campo elétrico ou 
magnético em três tipos distintos: 
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Radiação α 
• Consiste em um feixe de partículas carregadas 
positivamente (partículas alfa) com cargas 2 + 
e uma massa 4 na escala de massa atômica, 
que se refere a dois prótons e dois nêutrons. 
Essas partículas são idênticas aos núcleos de 
átomos de hélio comuns, 42He; 
 
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• São emitidas com velocidade não muito 
inferior a 20 000 km/s. Têm pequeno poder de 
penetração. Quando atravessam uma camada 
de ar, perdem rapidamente energia pela 
colisão com as moléculas do ar, sendo, por 
este motivo, retidas em poucos centímetros. A 
radiação alfa é interceptada por uma folha de 
papel ou pela camada de células mortas da 
superfície da pele. 
 
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Radiação β 
• As partículas β são partículas semelhantes aos 
elétrons, emitidos com grande velocidade 
próxima da velocidade da luz. Por terem massa 
menor que as partículas alfa, são mais desviadas 
que estas, quando colocadas em um campo 
elétrico ou magnético, e tem maior poder de 
penetração. 
• Quando um átomo emite uma partícula beta, sua 
massa diminui pouquíssimo, e seu número 
atômico aumenta de uma unidade. 
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Radiação γ 
Consiste em fótons de alta energia, de 
comprimento de onda muito curto (γ = 0,0005 
a 1,0 mm). A emissão de radiação gama 
acompanha a maioria dos processos 
radioativos. Um núcleo excitado, resultante de 
uma emissão alfa ou beta, libera um fóton 
(ondas eletromagnéticas) e passa para um 
nível de energia mais baixo e mais estável. 
Radiação γ 
• Os raios gama são as ondas eletromagnéticas 
de menorcomprimento de onda que 
conhecemos. São muito mais penetrantes que 
as partículas alfa e beta; podem atravessar 
vários metros de ar, ou vários centímetros de 
chumbo. Quando um átomo emite raio gama, 
não há variação em seu número de massa, 
nem em seu número atômico, porque não sai 
dele nenhuma partícula. 
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Em resumo... 
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• Sendo assim, por exemplo, um isótopo 
radioativo de urânio, o 238, decai até se 
tornar chumbo 206. Chumbo 206 é um 
isótopo estável, com um núcleo estável. 
Urânio instável pode, eventualmente, se 
tornar um isótopo estável de chumbo; 
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Espectro Eletromagnético 
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