AULA 1 MODELOS ATOMICOS ESTRUTURA ATÔMICA 2020.pdf

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UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP 
Curso de Nutrição 
Disciplina de Química 
Profa. Rosa Maria Cerdeira Barros 
Aula 1 – Modelos atômicos, estrutura atômica e 
distribuição eletrônica 
2020 
 Definindo Química.... 
“Química (do egípicio kēme (chem), significando “terra”) é a ciência que trata 
das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem”. 
“Química estuda a composição, estrutura e propriedades das substâncias, e das 
transformações que elas sofrem” 
QUÍMICA ESTUDA A MATÉRIA 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Subst%C3%A2ncia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Natureza
http://pt.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
Definindo Matéria.... 
• Matéria (vem do latim materia, substância física) é qualquer coisa 
que possui massa, ocupa espaço (física) e está sujeita à inércia. 
 
• AQUILO QUE EXISTE 
• QUE FORMA AS COISAS; 
SEMPRE CONSTITUÍDA POR PARTÍCULAS ELEMENTARES COM MASSA 
NÃO NULA  ÁTOMOS 
 
O que são átomos? 
De que são feitos? 
A EVOLUÇÃO DOS 
MODELOS ATÔMICOS 
Modelos Atômicos 
O que são? 
 
Os modelos atômicos são teoria baseadas na experimentação 
feita por cientistas para explicar como é o átomo. 
 
Os modelos NÃO existem na natureza. 
 
São apenas explicações para mostrar o porquê de um fenômeno. 
Muitos cientistas desenvolveram suas teorias. Com o passar dos 
tempos, os modelos foram evoluindo até chegar ao 
modelo atual. 
 
 
E qual é em 2020? 
 
Evolução dos Modelos Atômicos 
Demócrito 
Átomo Demócrito 
(460 – 370 A.C.) 
Defendeu a idéia de que a matéria era 
composta por pequeníssimas partículas. 
Modelo baseado apenas na intuição e na lógica. 
Modelo proposto por Demócrito: 
• Toda a matéria é constituída por átomos 
e vazio (não era compacta); 
• O átomo é uma partícula pequeníssima, 
invisível,e que não pode ser dividida; 
• Os átomos encontram-se em constante 
movimento; 
• Universo constituído por um número 
infinito de átomos, indivisíveis e eternos; 
 
 
Aristóteles (384 a.C a 322 a.C.) 
Aristóteles 
 
 Aristóteles rejeitou o modelo de 
Demócrito.. 
Combinação desses 4 
elementos era capaz 
de formar tudo que 
existia na terra 
Ar 
Água 
Terra Fogo 
Aristóteles acreditava que a matéria era 
contínua e composta por quatro elementos: 
Dalton (1807) 
Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria Atômica. 
John Dalton 
(1776 – 1844) 
 *Na segunda metade do séc. XVIII, 
a Química sofreu uma grande 
evolução. 
 
 *Certos fatos não podiam ser 
explicados pela teoria de 
Aristóteles, como a Lei de Lavoisier: 
 
“MASSA DOS REAGENTES = 
MASSA DOS PRODUTOS” 
 
LAVOISIER 
12 g + 4g = 16g 
APÓS UMA REAÇÃO QUÍMICA EXISTE UMA RE-ARRANJO 
ENTRE OS ÁTOMOS 
Modelo proposto por Dalton 
(experimentação) 
i – Todos os átomos de um dado elemento 
são idênticos; 
 
ii – Os átomos de diferentes elementos têm 
massas diferentes; 
 
iii – A combinação de iguais ou diferentes 
átomos originam os diferentes materiais; 
 
iiii – O átomo era uma esfera rígida e 
indivisível (Modelo da Bola de Bilhar). 
 
Modelo proposto por Dalton 
(experimentação) 
Modelo proposto por Thomson 
 
J. J. Thomson 
 (1856 - 1940) 
Ao estudar as descargas no interior deste 
aparelho, Thomson, descobriu o elétron. 
Observava-se uma fluorescência 
esverdeada devido à existência de 
partículas de carga negativa que 
saem dos átomos do cátodo. 
A descarga emitida tinha carga elétrica negativa 
 
Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos, dotados de carga 
elétrica e de massa, que fazem parte de toda a matéria. 
Cátodo (-) Ânodo (+) 
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/JJ_Thomson.jpg&imgrefurl=http://estudemais.wordpress.com/&usg=__VeIvLkfuEiPgXxDOgnngot4gkgc=&h=783&w=700&sz=100&hl=pt-BR&start=17&tbnid=Rsa5kQTEPH3G7M:&tbnh=143&tbnw=128&prev=/images%3Fq%3Dpudim%2Bde%2Bpassas%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR
Elétrons : partículas 
com carga elétrica 
negativa 
Esfera com carga 
elétrica positiva 
Modelo proposto por Thomson (1904): 
 O átomo era uma esfera não 
maciça de carga elétrica 
positiva, estando os elétrons 
distribuídos em seu interior. 
 
 O número de elétrons seria 
tal que a carga total do átomo 
seria zero → NEUTRO. 
Modelo de Pudim de Passas 
Esfera com carga 
elétrica positiva 
Elétrons : partículas 
com carga elétrica 
negativa 
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://img.photobucket.com/albums/v423/polyspice/pudim_pao1.jpg&imgrefurl=http://polypop.net/receitas/2009/01/09/pudim-de-pao-amanhecido/&usg=__r_Zw1Uss9PzW5QbIFZrzQNQ7Qhk=&h=300&w=400&sz=167&hl=pt-BR&start=28&tbnid=Xwq5hNgk_kvB4M:&tbnh=93&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dpudim%2Bde%2Bpassas%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN%26start%3D20
A descoberta da segunda 
partícula subatômica: o próton 
Ernest 
Rutherford 
(1871 - 1937) 
 Cientista neozelandês, estudou 
com J.J. Thomson. 
 
 Em 1908 realizou uma 
experiência que lhe permitiu 
propor um novo modelo atômico. 
Experiência de Rutherford 
Resultados previstos segundo o modelo de Thomson: 
Resultados obtidos: 
As partículas α (+) 
deveriam 
atravessar as 
folhas de ouro sem 
sofrer desvios. 
A maior parte das 
partículas α 
comportava-se como 
esperado, mas um 
significativo número 
delas sofria desvios 
acentuados. 
 ● ● ● 
 
 ● ● 
 
 ● ● ● 
 
Experiência de Rutherford 
Resultados da experiência de Rutherford 
Partículas α 
Rutherford concluiu que, ao contrário do 
que Dalton pensava o átomo não poderia ser maciço. 
Mas, na verdade, grande parte do átomo seria 
vazio e ele conteria um núcleo muito pequeno, 
denso e positivo. 
Modelo proposto por Rutherford 
(1911) 
O átomo é uma estrutura praticamente 
vazia, e não uma esfera maciça, constituído 
por: 
•Núcleo muito pequeno com a carga positiva, 
onde se concentra quase toda a massa do 
átomo. 
• Elétrons com carga negativa movendo-se 
em volta do núcleo. 
 
 
Velódromo: o 
ciclista pode 
ocupar 
qualquer parte 
da pista. 
O modelo atômico planetário: 
elétrons giram ao redor do 
núcleo, podendo ocupar 
qualquer órbita existente. 
Se carga de sinais iguais 
se repelem, como poderia 
o átomo permanecer 
estável se no núcleo só 
haviam partículas 
positivas, denominadas 
prótons? 
 * Rutherford admitiu que existia no núcleo 
partículas semelhantes aos prótons, porém sem 
cargas 
 
 * Chadwick (1932) descobriu os nêutrons 
 
 * o nêutron (partícula sem carga) que ficaria 
no núcleo, isolando os prótons uns dos 
outros, evitando que houvesse possíveis 
repulsões e que o núcleo desmoronasse. 
• 
 
A descoberta da terceira partícula 
subatômica: o nêutron 
Niels Bohr (1913) 
Niels Bohr 
(1885 - 1962) 
 Niels Bohr trabalhou com 
Thomson, e posteriormente 
com Rutherford. 
 
 Tendo continuado o 
trabalho destes dois físicos, 
aperfeiçoou, em 1913, o 
modelo atômico de 
Rutherford. 
Niels Bohr aperfeiçoou o modelo 
proposto por Rutherford 
Elaborou os seguintes postulados: 
 
I- Os elétrons descrevem ao redor do núcleo órbitas circulares, chamadas 
de camadas eletrônicas, com energia constante e determinada. Cada 
órbita permitida para os elétrons possui energia diferente. 
 
II- Os elétrons ao se movimentarem numa camada não absorvem nem 
emitem energia espontaneamente. 
 
III- Ao receber energia, o elétron pode saltar para outra órbita, mais 
energética. Dessa forma, o átomo fica instável, pois o elétron tende a 
voltar à sua orbita original. Quando o átomo volta à sua órbita original, 
ele devolve a energia que foi recebida em forma de luz ou calor. 
 
SALTO QUÂNTICO 
Fogos de artifício 
COR SUBSTÂNCIA COR SUBSTÂNCIA 
LARANJA SAIS DE CÁLCIO PRATA PÓ DE TITÂNIO, 
ALUMÍNIO 
VERMELHO SAIS DE 
ESTRÔNCIO 
DOURADO METAL DE FERRO 
AMARELO QUEIMA DO 
SÓDIO 
AZUL COBRE 
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://lh3.ggpht.com/_W9b_0oFc09A/RsSE-eVFoeI/AAAAAAAAAm4/X2gZlJRdjTQ/P1000918.JPG&imgrefurl=http://picasaweb.google.com/lh/photo/O99Ls3CsmTH1WtTJ58HLNg&usg=__v1TN6n1iC52bbOaHy2nioLtDlIc=&h=1600&w=1200&sz=16&hl=pt-BR&start=7&tbnid=_pMbUzPSEubF5M:&tbnh=150&tbnw=113&prev=/images%3Fq%3Dfogos%2Bde%2Bartif%25C3%25ADcio%26imgsz%3Dhuge%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BRÁtomo de Bohr 
NÚMERO ATÔMICO (Z) E NÚMERO DE MASSA (A) 
 
• 
Tomando o modelo de Rutherford–Bohr como objeto de estudo, 
podemos definir alguns tópicos básicos que vão nortear nossos 
estudos. 
 
Número atômico (Z): n.° de prótons (P) no núcleo de um átomo. 
 Z = p 
 
O número atômico caracteriza um elemento químico. 
 
 
Número de massa (A): O número de massa é a soma dos prótons (P) e 
nêutrons (N) do núcleo de um átomo. 
 
A = P + N ou A = Z + N 
 
 
Um átomo (X) será representado assim: 
 
 z
AX ou zX
A 
 
MODELO ATÔMICO CLÁSSICO - Rutherford-Bohr 
Características físicas das partículas atômicas fundamentais: 
Partícula Massa relativa (u) 
u = unidade de 
massa atômica 
Carga relativa 
Elétron 1/1836 ~ ZERO -1 
Próton 1 + 1 
Nêutron 1 0 
As diferenças entre os átomos acontecem em função das diferentes 
quantidades de partículas formadoras. 
ESTUDO DA 
ELETROSFERA 
NÍVEIS E SUBNÍVEIS DE 
ENERGIA 
MODELO ATUAL DE NIELS-BOHR 
Os elétrons se movimentam 
em trajetórias circulares, 
chamadas CAMADAS ou 
NÍVEIS DE ENERGIA. 
Quanto mais EXTERNO for o 
nível, MAIS ENERGIA ele 
tem. 
Um elétron que absorve 
energia (elétrica, luz, calor) 
SALTA de uma CAMADA 
MAIS INTERNA para 
OUTRA MAIS EXTERNA. 
Um elétron que volta à sua camada INTERNA ORIGINAL libera a energia 
recebida na forma de ONDAS ELETROMAGNÉTICAS. 
Sommerfeld (1916) 
 Os Níveis de Energia 
estariam divididos em 
regiões ainda menores 
(Subníveis de Energia) 
Os subníveis são designados por letras 
minúsculas: s (sharp = nítido), p (principal), d 
(diffuse = difuso), f (fundamental), g, h e i, sendo 
esses 3 últimos ausentes no diagrama 
convencional. 
Os subníveis suportam no máximo: 
 
• · s - 2 elétrons. 
• · p - 6 elétrons. 
• · d - 10 elétrons. 
• · f - 14 elétrons. 
Cada camada da eletrosfera é dividida em 
subníveis: 
 
A camada K (2) é composta pelo subnível s. 
A camada L (8) é composta pelos subníveis s e p. 
A camada M (18) é composta pelos subníveis s, p, d. 
A camada N (32) é composta pelos subníveis s, p, d, f. 
A camada O (32) é composta pelos subníveis s, p, d, f. 
A camada P (18) é composta pelos subníveis s, p, d. 
A camada Q (8) é composta pelos subníveis s, p 
DIAGRAMA DE 
LINUS PAULING: 
DISTRIBUIÇÃO 
DOS ELÉTRONS 
EM ORDEM 
CRESCENTE DE 
ENERGIA 
Distribuição de elétrons em um átomo 
 
 
 
 
 
REGRAS PARA O ÁTOMO FUNDAMENTAL 
1) Em um átomo neutro o no de elétrons é 
= ao número atômico (Z). 
2) A ordem de preenchimento dos subníveis 
é fornecido pelo DIAGRAMA DE PAULING 
A distribuição eletrônica de um átomo refere-se à colocação dos elétrons nos 
diversos níveis de energia, subníveis e orbitais 
Distribuição de elétrons em um átomo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2 
Zircônio (Zr)  Z = 40 
Note que o subnível 4s2 aparece antes do 3d10, de 
acordo com a ordem crescente de energia. 
No entanto, a distribuição pode ser feita ordenando os 
subníveis existentes por nível (camada) 
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p64d2 5s2 
CUIDADO!!!!! 
O SUBNÍVEL MAIS EXTERNO NEM SEMPRE CORRESPONDE À 
CAMADA MAIS ENERGÉTICA 
Distribuição eletrônica de íons 
 
 
 
 
 
1s2 2s2 2p6 3s1 
Átomo de sódio (Na)  Z = 11 
Camada de 
valência 
Cátion de Na+  perdeu um elétron 
1s2 2s2 2p6 3s1 1s2 2s2 2p6 
CÁTION 
Distribuição eletrônica de íons 
 
 
 
 
 
1s2 2s2 2p4 
Átomo de oxigênio (O)  Z = 8 
Camada de 
valência 
Ânion de O2-  ganhou dois elétrons 
1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p6 
ÂNION 
Com a definição de período e família 
a partir da distribuição eletrônica 
podemos encontrar qualquer átomo na 
tabela periódica: 
 
8O = 1s
2 2s2 2p4 
 
13Al = 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p1 
RESUMINDO: 
MODELO ATÔMICO CLÁSSICO 
ÍONS 
Os átomos podem PERDER ou ganhar ELÉTRONS, originando novos 
sistemas, carregados eletricamente: ÍONS. 
Íons  p  e 
Átomo PERDE elétrons  CÁTIONS 
 
Átomo GANHA elétrons  ÂNIONS 
MODELO ATÔMICO CLÁSSICO 
ÍONS 
Cátion – íon com uma carga positiva 
Se um átomo neutro perder um ou + elétrons ele torna-se uma cátion. 
Ânion – íon com uma carga negativa 
Se um átomo neutro ganhar um ou + elétrons ele torna-se um ânion. 
 it becomes an anion. 
Na 
11 prótons 
11 elétrons Na
+ 
11 prótons 
10 elétrons 
Cl 
17 prótons 
17 elétrons Cl- 
17 prótons 
18 elétrons 
MODELO ATÔMICO CLÁSSICO 
ELEMENTO QUÍMICO 
“É O CONJUNTO DE ÁTOMOS E ÍONS DE MESMO NÚMERO ATÔMICO” 
NÚMERO ATÔMICO  ELEMENTO QUÍMICO 
A cada elemento químico atribui-se um NOME; a cada nome atribui-se um 
SÍMBOLO e, consequentemente, a cada símbolo corresponde um NÚMERO 
ATÔMICO. 
Elemento Símbolo No atômico 
Sódio Na 11 
Ferro Fe 26 
Cloro Cl 17 
ELEMENTO QUÍMICO 
MODELO ATÔMICO CLÁSSICO 
RELAÇÕES ATÔMICAS 
ISÓTOPOS: átomos que apresentam o mesmo 
número atômico (Z); logo pertencem ao mesmo 
elemento químico; mas diferem nos seus números 
de massa (A). 
Hidrogênio comum Deutério Trítio 
MODELO ATÔMICO CLÁSSICO 
RELAÇÕES ATÔMICAS 
ISÓBAROS: dois átomos são considerados 
isóbaros entre si quando apresentam o mesmo 
número de massa (A) e diferentes números 
atômicos (Z). 
ISÓTONOS: dois átomos são considerados 
isótonos entre si quando apresentam o mesmo 
número de nêutrons (n) e diferentes números 
atômicos (Z) e de massa (A). 
ISOELETRÔNICOS: átomos que apresentam o mesmo número de 
elétrons. 
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 
 
1. Descreva o modelo atômico de Dalton. 
 
2. Descreva o modelo atômico de Thomson. 
 
3. Descreva o modelo atômico de Rutherford. 
 
4. Descreva o modelo atômico de Bohr. 
 
5. Onde estão dispostos os Prótons, Nêutrons e Elétrons? 
 
6. Quando podemos dizer que um átomo “A” qualquer e um átomo “B” 
qualquer são átomos do mesmo elemento químico? 
 
7. Utilizando uma tabela periódica identifique o nome: 
 
6 elementos com letras iniciais A; 1 elemento com letra inicial I; 
5 elementos com letras iniciais B; 4 elementos com letras iniciais F; 
3 elementos com letras iniciais M; 2 elementos com letras iniciais Z; 
 
 
 
8) O que é um átomo eletricamente neutro? Quando um átomo deixa de 
ser eletricamente neutro ? 
 
9) O que significa a expressão A = Z + N ? 
 
10) O número atômico de um átomo de nitrogênio é 7 e seu número de 
massa é 14. Determine o número de prótons, de nêutrons e de elétrons 
desse átomo. 
 
11) Calcule o número de prótons, de elétrons e de nêutrons do átomo que 
apresenta: Z = 20 e A = 41. 
 
12) O que são Isótopos, Isótonos e Isóbaros ? 
 
13) Quando 1 ou mais elétrons são removidos de um átomo a partícula 
resultante é um íon positivo. Explique. 
 
 
13) Três átomos neutros T, Y e R, apresentam, respectivamente, números de 
massa pares e consecutivos. O número de nêutrons de T é igual ao número de 
nêutrons de Y, cujo número de prótons é 17/32 vezes o número de massa de R, 
que tem 16 elétrons e um número de massa igual ao dobro de prótons. Qual é o 
número de massa e quantos prótons, nêutrons e elétrons tem o átomo T? 
 
14) Os átomos X e Y são isótonos. Se o número atômico de X é igual a 52 e o 
número de nêutrons de Y é igual a 76, qual é o número de massa de X? 
 
15) São dados três átomos genéricos A, B e C. O átomo A tem número atômico 70 
e número de massa 160. O átomo C tem 94 nêutrons, sendo isótopo de A. O 
átomo B é isóbaro de C e isótono de A. Qual é o número de elétrons do átomo B? 
 
16) São dadas as seguintes informações relativas aos átomos A, B e C: 
 
I) A é isóbaro de B e isótono de C. 
II) B tem número atômico 56, número de massa 137 e é isótopo de C. 
III) O número de massa de C é 138. 
Qual é o número atômico de A? 
EXERCÍCIOS DE RACIOCÍNIO