ESTRUTURA ATÔMICA - AULA 02

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ESTRUTURA ATÔMICA 
NÚCLEO PRÓTON - carga: +1,60x10-19C 
massa: 1,67x10-24g
NEUTRON – massa: 1,67x10-24g
ELETROSFERA ELÉTRON - carga: -1,60x10-19C 
massa: 9,11x10-28g
quarks só existem 
quando confinados 
no interior de 
prótons e nêutrons.
http://len.tf.ipen.br/atomo.html
ÁTOMO
Número Atômico (Z) Massa Atômico (A)
Massa dos Prótons
+
Massa dos Nêutrons
Número Prótons
Massa Atômica (A) = Número Atômico (Z) + Número de Nêutrons 
Embora o numero de prótons seja o mesmo 
para todos os átomos de um dado elementos, 
o numero de nêutrons (N) PODE SER VARIAVEL. 
Assim, átomos de alguns elementos possuem 
dois ou mais massas atômicas diferentes e são 
chamados de isótopos.
O peso atômico de um elemento corresponde 
a media ponderada das massas atômicas dos 
isótopos do átomo que ocorrem naturalmente
1uma/atômos (ou molécula) = 1g/mol
1mol = 6,023X1023 (numero de Avogadro)
Unidade de massa atômica = uma
CONCEITOS ELEMENTARES
Modelos atômicos
•Teoria atômica de Thomson 1887:
- Átomo de Dalton não explicava fenômenos elétricos (raios
catódicos = e-);
- Modelo do “pudim de passas”: uma esfera positiva com e- na
superfície;
- Eugene Goldstein supôs o próton destruindo a teoria de
Thomson.
Teoria atômica de Dalton entre 1803-1808:
- Toda matéria é formada por partículas fundamentais (os átomos);
- Os átomos não podem ser criados e nem destruídos, eles são
permanentes e indivisíveis.
- Uma substância é formada pela combinação de dois ou mais
átomos.
- Os átomos dos elementos permanecem inalterados nas reações
químicas;
- Os átomos de um mesmo elemento têm massas iguais e os átomos
de elementos diferentes têm massas diferentes.
Átomos = esferas maciças
• Teoria atômica de Rutherford 1911:
 Partículas alfa contra uma fina lâmina de ouro: a grande maioria das 
partículas atravessava a lâmina, e uma minoria ricocheteava. (~10.000 
átomos atravessavam para cada um átomo que não atravessava)
Lembrem-se →
• Teoria atômica de Rutherford 1911: MODELO PLANETÁRIO
- o átomo não é maciço, mais espaços vazios;
- região central - núcleo - cargas positivas;
- eletrosfera - elétrons (1836 vezes mais leve);
- a relação entre partículas que passam e a as
que ricocheteiam: tamanho do átomo cerca
de 10 mil vezes maior que o tamanho do núcleo.
• Teoria atômica de Rutherford 1911:
- o átomo não é maciço, mais espaços vazios;
- região central - núcleo - cargas positivas;
- eletrosfera - elétrons (1836 vezes mais leve);
- a relação entre partículas que passam e as
que ricocheteiam: tamanho do átomo cerca
de 10 mil vezes maior que o tamanho do núcleo.
Problema do modelo planetário de
Rutherford: os elétrons estão sendo
constantemente acelerados, o que
exigiria a emissão de radiação
eletromagnética, levando a perda de
energia e colapsando até o núcleo
• Teoria atômica de Bohr 1913: MODELO RUTHERFORD-BOHR
Não explicava os espectros atômicos.
- os elétrons circundam orbitalmente
- cada nível tem um valor determinado
de energia (não é possível permanecer 
entre os níveis);
- excitação do elétron: passa de um
nível para o outro;
- volta emitindo energia
NOVIDADE DA TEORIA: 
quantização da energia dos elétrons
O átomo de Bohr mostrando os elétrons em
orbitas circulares ao redor do núcleo. Os orbitais
apresentam energia quantizada. Ocorre
transmissão de energia do átomo quando um
elétron pula de um orbital mais afastado do
núcleo, para um mais próximo.
Modelo mais aceito atualmente, onde temos, ao invés de orbitas
eletrônicos bem definidas como no modelo de Borh, a probabilidade
de localização de um elétron, dependendo de sua característica
mais importante: a energia.
Define a geometria dos orbitais dos elétrons de valência (elétrons
utilizados para a formação das ligações químicas).
Modelo quântico: eletrosfera ao
redor do núcleo, onde a posição e
a distância dos elétrons ao centro
é definida por uma função
probabilística (equação de
Schrödinger)
Modelo quântico
Cada elétron em um átomo é caracterizado por quatro
Parâmetros os números quânticos.
Não existem dois elétrons com os mesmos números quânticos.
Número quântico principal n
n = 1, 2, 3, 4, 5,… (ou K, L, M, N, O,.…)
Números quânticos
Número quântico orbital (ou secundário) l subcamadas s,
p, d, f,…
l = 0, 1, 2, 3, 4,…, (n -1)
Número quântico orbital magnético (ou terceiro) ml
m l = - l , (- l +1),…, (l - 1), l
Número quântico de spin (ou quarto) ms = -1/2, +1/2.
Números quânticos
Números quânticos
Elétrons de valência
Elétrons
- componente do átomo com carga negativa de 1,6 
x 10-19C;
- apresentam-se em órbitas;
- podem ser e- de valência, se na última camada;
- podem gerar cátions ou ânions.
- Os e- mais afastados do núcleo determinam:
propriedades químicas;
natureza das ligações interatômicas;
controlam tamanho do átomo, condutividade 
elétrica;
influencia nas características ópticas.
Comprimento, força e energia de 
ligação
Representação 
tetraédrica dos 
diferentes tipos de 
ligações que ocorrem 
entre os materiais.
⚫ Há 2 tipos de forças: as atrativas e as 
repulsivas;
⚫ A magnitude de cada uma depende da 
distância interatômica;
⚫ Quando os átomos se aproximam as 
forças de atração e repulsão 
aumentam (mas as forças de repulsão 
aumentam bem mais) - as camadas 
dos átomos começam a se sobrepor;
⚫ Força líquida entre 2 átomos: 
FL = FA + FR
⚫ No equilíbrio, quando FA + FR = 0, os 
centros dos 2 átomos permanecerão 
separados pela distância de equilíbrio
r0 .
Força e Comprimento de ligação
r0
r é a distância interatômica
z1 e z2 são as valências dos 2 
tipos de íons
e é a carga do elétron 
(1,602x10-19 C)
0 é a permissividade do 
vácuo (8,85x10-12 F/m)
Energia de ligação
=→= drFE .dr
dE
F
É conveniente trabalhar com
energia de ligação (kJ/mol) do
que com força de ligação (N),
pois diversas formas de energia
interagem com a matéria e sua
análise é facilitada dessa forma.
- energia térmica
- energia mecânica
- energia acústica
- energia elétrica
Relação entre força e energia 
potencial
⚫ A Energia de Ligação E0 corresponde, para 2 átomos, a distância 
de equilíbrio r0 ponto mínimo da curva;
⚫ E0 representa a energia necessária para separar 2 átomos;
⚫ A magnitude da Energia de Ligação e a forma da curva de Energia 
Potencial x Distância Interatômica variam de material para material e 
estas dependem do tipo de ligação.
Energia de ligação
Distância 
Interatômica
E
n
erg
ia P
o
ten
cial
E
0
Energia 
líquida EL
3
-
3
1 3
Ex. Um “vale”profundo e estreito
que ocorre para materiais com
energias de ligação elevadas,
está relacionado a um baixo
coeficiente de expansão térmica
e a pequenas alterações
dimensionais devido a alguma
mudança de temperatura. Quanto
↑ a assimetria da curva ↑ a
expansão térmica do material.
Energia de ligação
Na prática estão relacionados com a energia de ligação as
propriedades dos materiais como, por exemplo:
➢ Módulo de elasticidade (módulo de Young);
➢ Resistência mecânica
➢ Coeficiente de expansão térmica;
➢ Ponto de fusão;
➢ Capacidade térmica;
Energia de ligação
⚫ Quanto mais profundo o poço de energia, maior é a energia de
ligação e maior é a temperatura de fusão do material
⚫ Devido às forças de repulsão aumentarem muito mais
rapidamente com a aproximação dos átomos, a curva não é
simétrica. Por isso, a maioria dos materiais tendem a se
expandir quando aquecidos
⚫ Quando energia térmica é fornecida a um material, a vibração
térmica faz com que os átomos oscilem em tornodo seu ponto
de equilíbrio.
⚫ Então, quanto mais estreito o mínimo de potencial, menor é o
coeficiente de expansão térmica do material
Energia de ligação
Energia de ligação