Estrutura Atômica e Modelos

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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
AULA 01 – ESTRUTURA ATÔMICA 
Profa. Kelly Cristina dos Prazeres
prazeres_kelly@uni9.pro.br
1 – Arranjo dos Átomos no Estado Sólido
Para estudarmos os materiais, devemos entender seu arranjo atômico, a definição
de átomo e a evolução do conceito atômico, visto que o avanço nas tecnologias de
análise da matéria, evoluíram com a evolução do modelo atômico.
Definição de átomo
A palavra átomo vem do grego e significa aquilo que não pode ser dividido, entretanto, atualmente
esse conceito está errado, pois o átomo pode ser dividido em subpartículas, tais como elétrons,
prótons e nêutrons, como veremos em seguida.
Modelos Atômicos
1 – Modelo Atômico de Dalton
Na hipótese de Dalton, os átomos:
i) de um mesmo elemento são idênticos;
ii) de elementos diferentes apresentam massa diferente;
iii) quando formam um composto, constituem uma combinação de átomos;
iv) são esferas rígidas e indivisíveis.
Átomo segundo o
modelo de Dalton.
2 – Modelo Atômico de Thomson
Através do experimento do tubo de raios catódicos, semelhante ao
tudo de imagem, de um televisor de tubo, Thomson observou que
partículas carregadas negativamente, eram atraídas para o diodo
positivo. Essas partículas, foram denominadas por Thomson de
elétrons.
Modelo atômico de Thomson,
semelhante a um pudim de ameixas,
com as ameixas sendo os elétrons e o
pudim sendo a parte positiva do átomo.
Tubo de raios catódicos
Joseph John 
Thomson
Reino Unido 
(1856-1940)
3 – Modelo de Rutherford
Ernest Rutherford, a fim de analisar a estrutura da matéria, através do
experimento de Geiger - Marsden, em que se direciona-se partículas alfa
(núcleos de átomos de Hélio) em um folha de ouro. Rutherford observou
que haviam regiões em que essas partículas não atravessavam. Essas
regiões, ele denominou de núcleo, região mais densa do átomo. Nela, ele
conclui que ficariam os prótons, cuja massa é aproximadamente 2000 vezes
maior que a massa do elétron. Mais tarde, o físico inglês James Chawdwick,
descobriu uma partícula neutra, cuja massa era aproximadamente à massa
do próton, denominada de nêutron.
No modelo de Rutherford, os
prótons e nêutrons se
localizam no núcleo e os
elétrons circulam o núcleo,
região denominada de
eletrosfera.
Experimento de Gaiger-Marsden
Ernest 
Rutherford
Nova Zelândia 
(1871-1937)
4 – Modelo de Bohr
Niels Bohr propôs um modelo diferente ao de
Rutherford, pois segundo esse modelo, viola duas
hipóteses da Mecânica Quântica:
Niels Bohr
Dinamarca 
(1885-1962)
i) Segundo a mecânica clássica, uma carga negativa, colocada
em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária,
adquire movimento espiralado em sua direção acabando por
colidir com ela;
i) Essa carga em movimento perde energia, emitindo radiação.
Ora, o átomo no seu estado normal não emite radiação.
i) Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas, denominadas
níveis de energia ou camadas eletrônicas, representadas pelas
letras K, L, M, N, O, P e Q;
Bohr propôs que:
ii) Os elétrons não perdem energia quando giram em determinadas órbitas;
iii) Em cada órbita, o elétrons tem energia específica, ou seja, quanto mais próximo do núcleo,
menor a energia do elétrons e, quanto mais afastado, maior será a energia do elétron em relação
ao núcleo;
iv) O elétron pode saltar de uma órbita para outra, de menor ou maior energia, ou seja, quando
salta para um nível energético menor, emite radiação na forma de um fóton e, quando salta para
um nível mais energético, absorve energia na forma de um fóton. Entretanto, os elétrons nunca
estará em uma posição entre dois níveis.
Diagrama de Pauling
Diagrama criado pelo químico Linus Pauling
que permite escrever a distribuição
eletrônica dos átomos em subníveis, que
Pauling denominou como s, p, d e f. Cada
subnível apresentam quantidades
diferentes de elétrons, tal que:
s – 2 elétrons;
p – 6 elétrons;
d – 10 elétrons;
f – 14 elétrons.
Exemplo: Faça a distribuição dos átomos abaixo.
i) 16S – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Dessa forma, a distribuição em camadas é: K = 2, L = 8, M = 6;
ii) 47Ag – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9
Dessa forma, a distribuição em camadas é: k = 2, L = 8, M = 18, N = 18, O = 1.
Obs.: Apesar do subnível eletrônico 5s apresentar 2 elétrons, o mesmo cede 1 elétron para
o subnível 4d, de modo a melhorar a estabilidade da prata.
Fonte: http://slideplayer.com.br/slide/4009907/
Número Atômico e Massa Atômica
O número atômico (Z) determina a quantidade de prótons e, consequentemente,
de elétrons, de um átomo no estado fundamental. Dessa forma, se um átomo
apresenta Z = 6, no caso, o Carbono, ele terá 6 prótons e 6 elétrons.
A massa atômica é definida pela soma das massas do prótons e nêutrons, visto que
as massas dessas partículas são aproximadamente iguais e são 2000 vezes maior que
a massa do elétron, sendo a massa dos elétrons, desprezível. Dessa forma:
A = Z + n
Onde: A é a massa atômica;
Z é o número atômico;
n é a quantidade de nêutrons do átomo.
Exemplo: Seja um átomo:
𝑍
𝐴𝑋, 𝑐𝑜𝑚 𝐴 = 32 𝑒 𝑍 = 16, 𝑛𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙.
Quantos nêutrons tem o átomo Z?
Solução:
n = A – Z = 32 – 16 = 16 nêutrons.
Para o Átomos de 79Au com massa
atômica de 197, calcule a quantidade de
nêutrons.
• Faça a distribuição eletrônica dos átomos a seguir
1. H
2. O
3. Na
4. Cl
5. Ca
6. Br
7. Pb
1. H - 1s1
2. O - 1s2 2s2 2p4
3. Na - 1s2 2s2 2p6 3s1
4. Cl - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
5. Ca - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
6. Br - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
Br - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
1. Pb - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2
Pb - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24p6 4d10 4f14 5s25p6 5d10 6s2 6p2
A Tabela Periódica - os elementos químicos são classificados de
acordo com a sua configuração eletrônica (Mendelev, 1869).
• Os elementos estão posicionados em ordem crescente de número 
atômico em sete fileiras horizontais (períodos)
• O elementos localizados em uma dada coluna ou grupo possuem 
similaridade nas estruturas dos seus elétrons de valência, propriedades 
químicas e físicas
• As propriedades variam gradualmente ao se mover horizontalmente ao 
longo de cada período e verticalmente para baixo em cada coluna
A Tabela Periódica – informações adicionais
A disposição dos elementos na tabela periódica facilita a identificação das 
semelhanças entre suas propriedades. Veja:
Fonte: https://resumonovak.wordpress.com/author/tonneext/
RAIO ATÔMICO
O raio atômico é a distância do centro de
um átomo até o centro do átomo ao lado
dividido por dois.
POTENCIAL DE IONIZAÇÃO
O potencial de ionização é a energia mínima requerida
para transformar o átomo em seu estado gasoso para
um cátion monovalente. Quanto mais perto um
elétron estiver de um núcleo, mais difícil será de
removê-lo e maior será seu potencial de ionização.
A Tabela Periódica – informações adicionais
A disposição dos elementos na tabela periódica facilita a identificação das 
semelhanças entre suas propriedades. Veja:
Fonte: https://resumonovak.wordpress.com/author/tonneext/
AFINIDADE ELETRÔNICA
A afinidade eletrônica é a energia liberada quando um
elétron é adicionado a um átomo gasoso. Em processos
favoráveis, onde a tendência do átomo é de ganhar
um elétron, haverá maior liberação de energia
ELETRONEGATIVIDADE
Eletronegatividade é a maneira de medir a atração de 
um átomo por elétrons em uma ligação química.
Elementos eletropositivos: cedem elétrons de valência
Elementos eletronegativos: aceitam elétrons de valência
Anexos importantes