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CENTRO UNIVERSITÁRIO JORGE AMADO CURSO DE BACHARELADO EM NUTRIÇÃO HELLEN OLIVEIRA RODRIGUES Relatório de aula prática 03 ESTRUTURAS MOLECULARES E ATÔMICAS Salvador – Bahia 2016 HELLEN OLIVEIRA RODRIGUES Relatório de aula prática 03 ESTRUTURAS MOLECULARES E ATÔMICAS Salvador – Bahia 2016 Relatório de aula prática apresentado ao Curso de graduação em Nutrição do Centro Universitário Jorge Amado (UNIJORGE) como requisito parcial de avaliação da disciplina Bioquímica Aplicada à Nutrição. Docente: Marcus Vinícius Peralva Santos LISTA DE FIGURAS Figura 01- Representação do modelo atômico de Dalton. (Extraído do livro Química, 2016). Figura 02- Representação do modelo de Thomson. (Extraído do livro Química, 2016). Figura 03- Representação do modelo de Rutherford. (Extraído do livro Química, 2016). Figura 04- Modelo atômico de Rutherford-Bohr. (Extraído do livro Química Aplicada, 2014). Figura 05- Tabela periódica dos elementos apresentada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac). (Extraído do livro Química, 2016). Figura 06- Modelos Atômicos. Modelo de Rutherford (Extraído do site Globo Educação, 2015). Figura 07- Modelos Atômicos. Modelo de Bohr (Extraído do site Globo Educação, 2015). Figura 08- Átomos e Moléculas. (Extraído do blog Aulas de Física e Química, 2015). SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................................... 3 3. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................ 8 4. RESULTADOS ................................................................................................................... 9 5. DISCUSSÃO ..................................................................................................................... 11 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................... 12 7. REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 13 1 1. INTRODUÇÃO A química é a ciência que estuda as transformações que envolvem a matéria. Essas transformações estão ocorrendo a todo o momento, algumas são naturais (não há interferência humana), outras não (há a interferência humana). Matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço, ela pode apresentar-se na natureza nas formas: líquidas, sólidas e gasosas. Toda matéria é composta de partículas extremamente pequenas, denominadas átomos. Anteriormente acreditava-se que o átomo era indivisível e maciço, mas no começo do século XX provou-se que ele era descontínuo e divisível, sendo formado então por partículas menores. As partículas que formam o átomo são: prótons, elétrons e nêutrons; e ele está organizado em duas regiões: núcleo e eletrosfera. Cada átomo consiste em um núcleo denso positivamente carregado, ao redor do qual um ou mais elétrons carregados negativamente se movem. O núcleo contém um ou mais prótons e pode conter um ou mais nêutrons. Os átomos e suas partículas componentes têm volume e massa, propriedades de toda a matéria (PURVES, 2009). O conjunto de átomos com mesmo número atômico (quantidade de prótons no núcleo) e mesmas propriedades químicas é chamado de elemento químico (substancia simples , caracterizado por seu número atômico, por nome e por um símbolo). Os elementos químicos encontrados no universo foram no final do século XVIII organizados de acordo com suas características pelo cientista russo Mendeleiev, na chamada Tabela Periódica dos elementos (Manual Global do Estudante, 1999). A tabela periódica agrupa os elementos de acordo com suas propriedades físicas e químicas. Os elementos de 1 a 92 são encontrados na natureza; e os elementos com números atômicos acima de 92 foram criados em laboratórios. Os elementos químicos da tabela periódica estão divididos em quatro grupos simples: metais (tem brilho, condução de corrente elétrica e de calor e 2 maleável), não metais (geralmente tem propriedades opostas a dos metais), semimetais (possuem propriedades intermediarias entre os metais e os não metais) e gases nobres (não possuem afinidade com outros elementos, formam dificilmente outros compostos, tem grande estabilidade química e são encontrados em estado livre na atmosfera). Quando os átomos metais, não metais e ametais ligam-se (entre si ou com outro) formam moléculas (orgânicas ou inorgânicas) e posteriormente a matéria. Essas uniões são feitas através das ligações químicas, sendo elas: covalente, não covalente, iônica e metálica. 3 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ÁTOMO unidade básica de um elemento que pode participar de uma combinação química. Dalton imaginou um átomo que era simultaneamente indivisível e extremamente pequeno. Contudo, uma série de investigações que iniciaram demonstrou claramente que os átomos possuem na realidade uma estru les são constituídos por partículas ainda menores, chamadas de partículas subatômicas. Essa investigação três dessas partículas, os elétrons, os prótons e os nêutrons (CHANG, 2010). Os modelos atômicos estudados no decorrer desses anos são: Modelo de Dalton: o átomo é uma esfera maciça, sem carga elétrica, indivisível e indestrutível. Para Dalton os átomos de diferentes elementos só diferem entre si pelo tamanho da esfera. Modelo de Thomson: o átomo é uma esfera de carga positiva que apresenta partículas de carga negativa, chamadas elétrons. Conhecido também como modelo do pudim de passas, para Thomson o pudim seria o átomo e as passas os elétrons. Figura 01- Representação do modelo atômico de Dalton. (Extraído do livro Química, 2016). 4 Modelo de Rutherford: o átomo está dividido em duas regiões: o núcleo e a eletrosfera. Conhecido também como modelo planetário, nele o núcleo está no meio do átomo e contém partículas positivas, chamadas prótons, e a porção denominada eletrosfera é onde estão os elétrons. As experiências de Niels Bohr, no inicio do século XX, comprovaram que os elétrons ao redor do núcleo de um átomo não apresentam todos a mesma energia. De acordo com Bohr, os elétrons se apresentam em diferentes níveis de energia ou camadas eletrônicas (NERY, 2004). Devido a isso o modelo atômico atualmente mais utilizado e aceito é o modelo Rutherford-Bohr. Figura 02- Representação do modelo de Thomson. (Extraído do livro Química, 2016). Figura 03- Representação do modelo de Rutherford. (Extraído do livro Química, 2016). Figura 04- Modelo atômico de Rutherford-Bohr. (Extraído do livro Química Aplicada, 2014). 5 MOLÉCULAS ligados em um arranjo definido por forcas químicas (também chamadas de ligações químicas). Uma molécula pode conter átomos do mesmo elemento ou átomos de dois ou mais elementos unidos em uma razão fixa, de acordo com a lei das proporções. Assim, uma moléc átomos, as moléculas são eletricamente neutras (CHANG, 2010). As moléculas podem ser classificadas da seguinte maneira: - Orgânicas: todas as moléculas de grande massa molecular que contém em sua composição o átomo de carbono, formadapor ligações covalentes (carbono com carbono ou carbono com hidrogênio). E são sintetizadas por organismos vivos. - Inorgânicas: moléculas que são formadas por elementos diferentes, mas o componente principal não é sempre o carbono. Exemplos de compostos inorgânicos: - Água (H2O) é de dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. MATÉRIA Matéria é tudo que tem massa e ocupa lugar no ambiente em que se encontra, a matéria é formada por átomos. A forma pela qual a matéria se apresenta depende de como os átomos estão ligados entre si, formando as moléculas, que, por sua vez, compõem a matéria. Um exemplo clássico: a molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio; o grau de agitação dessas moléculas determina o seu estado físico (SILVA, 2014). A matéria pode se apresentar em três estados físicos: - Líquido: as moléculas estão mais afastadas umas das outras, pois não há muita força de atração entre elas, fazendo com que elas apresentem uma forma variável. - Gasoso: as moléculas estão agitadas e distantes umas das outras. 6 - Sólido: as moléculas estão próximas umas das outras, pois há muita força de atração e baixo grau de movimentação entre elas, fazendo com que a matéria tenha forma e volume definidos. ELEMENTOS QUÍMICOS E TABELA PERIÓDICA O conjunto de átomos com o mesmo número atômico, e, portanto, com mesmas propriedades químicas, é chamado elemento químico. Um elemento químico é caracterizado por seu número atômico, por nome e por um símbolo. Os elementos químicos encontrados no universo foram no final do século XVIII organizados de acordo com suas características pelo cientista russo Mendeleiev, na chamada Tabela Periódica dos elementos (Manual Global do Estudante, 1999). No século XIX, os químicos observaram uma repetição sucessiva e regular nas propriedades físicas e químicas dos elementos. A tabela periódica concebida por Mendeleiev, em particular, agrupava os elementos com exatidão e possibilitava predizer as propriedades de vários elementos que nem tinham sido descobertos. Os elementos estão agrupados de acordo com as configurações eletrônicas de suas camadas mais externas, que são responsáveis pelas semelhanças em seus comportamentos químicos. A esses vários grupos são dados nomes especiais (CHANG, 2010). Figura 05- Tabela periódica dos elementos apresentada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac). (Extraído do livro Química, 2016). 7 As filas horizontais são os períodos; neles os elementos químicos estão dispostos, conforme o número atômico, em ordem crescente. A tabela periódica apresenta sete períodos. As colunas verticais são as famílias ou grupos, onde os elementos estão reunidos conforme suas propriedades químicas; os grupos de 1A a 17A são os elementos representativos, os grupos de 1B A 8B são os elementos de transição e o grupo O é os gases nobres (Manual Global do Estudante, 1999). TEORIA DO OCTETO E LIGAÇÕES QUÍMICAS Quando se faz a distribuição dos gases nobres, percebe-se que eles apresentam a última camada de valência completa, por isso diz-se que os gases nobres têm configurações estável. Os outros átomos não se apresentam estáveis; então, para aumentar a estabilidade desses átomos, formam-se as ligações químicas (Manual Global do Estudante, 1999). A Teoria do Octeto diz que um átomo estará estável quando sua última camada possuir 8 elétrons (ou dois caso se trate da camada K). Os átomos não estáveis se unem uns aos outros a fim de adquirir essa configuração de estabilidade. A união desses átomos é chamada ligação química (Manual Global do Estudante, 1999). Os tipos de ligação são: - Ligação Covalente: os átomos compartilham par de elétrons. - Ligação Iônica: ocorre uma transferência de elétrons do metal para o ametal ou do metal para o hidrogênio (hidrogênio comporta-se como ametal nessa ligação). - Ligação Metálica: é a ligação que estabelece entre os átomos dos metais. Todos os átomos perdem elétrons da camada mais externa, que formam uma novem eletrônica comum a todos. Isso faz com que os elétrons se desloquem livremente pelo metal, o que dá aos metais a capacidade de conduzir corrente elétrica e calor (Manual Global do Estudante, 1999). Ametal + Ametal Ametal + Hidrogênio Hidrogênio + Hidrogênio 8 3. MATERIAIS E MÉTODOS O presente relatório foi estruturado com base em pesquisas bibliográficas, constituída principalmente por periódicos do Acervo da Biblioteca da Universidade Jorge Amado, da Biblioteca Virtual e publicações acadêmicas das bases virtuais do Google acadêmico, sendo então possível construir os textos do mesmo. Após organização do assunto, foi possível subdividi-lo em subtemas nos quais são apresentados no relatório de forma sucinta. Além disto, o mesmo foi baseado na aula prática ministrada pelo Docente Marcus Peralva no dia 24 de agosto de 2016. Na qual foram montados protótipos de átomos e de moléculas para o melhor entendimento dos alunos em relação ao assunto. Após a montagem dos átomos e moléculas, foi explorado por Docente e alunos a estrutura atômica, bem como, os tipos de ligações e as características dos átomos presentes nas moléculas. Para a realização da aula foram necessários os seguintes materiais: - EPI individual; - Bolas de isopor; - Palitos de dente; - Tabela periódica; - Caderno de aula prática. 9 4. RESULTADOS ÁTOMO De acordo com Dicionário Online de Português Dicio; átomo é a menor partícula que compõe um elemento químico, composta pelo núcleo cujo interior está repleto de prótons e neutros, e por elétrons que estão ao redor deste mesmo núcleo. Esta afirmação é baseada no Modelo Atômico de Rutherford (modelo planetário: elétrons orbitam em torno de um núcleo - 1911), que é o modelo mais utilizado atualmente por ser visualmente simples de se entender; entretanto há outros modelos mais complexos recentes aceitos. O modelo de Rutherford mostra que o átomo está dividido em duas regiões: o núcleo e a eletrosfera; o núcleo está no centro do átomo e é repleto de partículas positivas, denominadas prótons; a eletrosfera é uma grande região onde estão situadas as moléculas de elétrons. No ano de 1913 Niels Bohr provou através de diversas experiências que há níveis de energia no átomo, pois os elétrons ao redor do núcleo não apresentam todos a mesma energia, cada um possui uma camada eletrônica diferente. Em 1932, James Chadwick, físico britânico, descobriu que, no núcleo do átomo, além das partículas de carga positiva, também havia partículas de massa semelhante aos prótons, porém sem carga elétrica. O cientista então as chamou de nêutrons (FARIA, 2016). Figura 06- Modelos Atômicos. Modelo de Rutherford (Extraído do site Globo Educação, 2015). Figura 07- Modelos Atômicos. Modelo de Bohr (Extraído do site Globo Educação, 2015). 10 ÁTOMO MOLÉCULA MATÉRIA Átomo é a unidade básica e fundamental de qualquer matéria, sendo ele a menor partícula de um elemento. Para se formar uma matéria são necessários muitos átomos que se ligam através de ligações químicas (força atrativa que une átomos para se formar uma molécula) entre si formando as moléculas (átomos combinados, sejam eles iguais ou diferentes), essas moléculas ligam- se entre si formando então a matéria. LIGAÇÕES QUÍMICAS As ligações químicas são uniões entre átomos iguais ou diferentes para que se forme uma molécula, estas moléculas unem-se e constituem as diversas substâncias que estão presentes na natureza; sem essas ligações nada existiria. Como exemplo simples tem-se o oxigênio. A molécula de oxigênio ) é a junção de dois átomos de oxigênio. Tipos de ligações químicas: - Ligação Covalente: considerada o tipo mais forte; é umaligação que, de acordo a teoria do octeto, forma moléculas estáveis a partir do compartilhamento de pares de elétrons dos átomos (sendo eles hidrogênio, ametais ou semimetais), sem perda nem ganho dos mesmos. Exemplo: gás hidrogênio. H* + *H H ** H Em uma ligação covalente entre dois átomos de hidrogênio (H), cada um vai precisar receber um elétron, devido a isso eles compartilham entre si um par de elétrons; ficando assim, ambos, com dois elétrons e estáveis. - Ligação Não Covalente: ao contrário da covalente, é uma ligação fraca e pode ser facilmente formada ou rompida, essa facilidade permite a flexibilidade necessária para manter os processos dinâmicos da vida. Ela ocorre entre o núcleo positivo de um átomo e a nuvem eletrônica de outro átomo que está próximo, e na maioria das vezes é eletrostática. 11 5. DISCUSSÃO Conforme as informações apresentadas anteriormente neste relatório e os conhecimentos discutidos em sala (aula prática e teórica) pode-se constatar que todas as coisas são oriundas de átomos que se ligam entre si formando os diversos tipos de moléculas que se unem formando todas as matérias presentes na humanidade, inclusive o próprio ser humano. A partir disso é possível fundamentar que um átomo é a menor partícula que constitui a matéria. Sendo que o átomo é formado por um núcleo, onde se situa micro partículas de prótons e neutros; e a eletrosfera, região onde se agrupam os elétrons, cada um em seu nível energético. A água é um exemplo simples dessa ligação. A água é uma substância molecular. Um átomo de Oxigénio liga-se a dois átomos de Hidrogénio para dar origem a uma molécula de Água (MACHADO, 2015). Figura 08- Átomos e Moléculas. (Extraído do blog Aulas de Física e Química, 2015). 12 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS A partir do que foi apresentado neste relatório, de forma sucinta e minuciosa, é possível concluir que os átomos são as unidades estruturais da matéria e da molécula, e estão presentes em tudo que existe na natureza, logo seu estudo é de extrema importância. Bem como o estudo de moléculas que são as combinações desses átomos, essa formação é dada por átomos do mesmo ou de diferentes elementos. As pesquisas feitas por diversos cientistas no inicio do século XX e antes dele permitiu a descoberta do átomo e de sua estrutura, com isso eles perceberam que o átomo é constituído de três partículas sendo elas: o próton, o nêutron e o elétron. de Rutherford-Bohr. Modelo que mostra que o próton possui carga positiva, o elétron tem carga negativa e o nêutron não possui carga. Os prótons e os nêutrons estão localizados em uma pequena região no centro do átomo, denominada núcleo, e os elétrons estão distribuídos ao redor do núcleo, na área conhecida como eletrosfera. Elétrons esses que ficam cada um em seu nível de energia. 13 7. REFERÊNCIAS Átomo. Dicionário Online de Português. Disponível em: http://www.dicio.com.br/atomo/. Acesso em 06 set 2016. FARIA, Daniel da Silva. Química. Educação de Jovens e Adultos. Editora Intersaberes. São Paulo, 2016. Modelos Atômicos. Química. Globo Educação. Disponível em: http://educacao.globo.com/quimica/assunto/estrutura-atomica/modelos- atomicos.html. Acesso em 06 set 2016. MACHADO, Nuno. Átomos e Moléculas. Aulas de Física e Química. Disponível em: http://www.aulas-fisica-quimica.com/8q_10.html. Acesso em 07 set 2016. PURVES, William K.; SADAVA, David; ORIANS, Gordon; HELLER, H. Craig; HILLIS, David M. Vida. A Ciência da Biologia. Volume 1: Célula e Hereditariedade. 8ª edição. Porto Alegre, 2009. Manual Global do Estudante. Projeto Cultural 2000. Difusão Cultural do Livro. São Paulo, 1999. NERY, Ana Luiza P.; FERNANDEZ, Carmem. Fluorescência e estrutura atômica: experimentos simples para abordar o tema. Química Nova na Escola. São Paulo, 2004. SILVA, Elaine Lima. Química Aplicada. Estrutura dos átomos e funções inorgânicas e orgânicas. 2º edição. Érica. São Paulo, 2014.
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