QUÍMICA GERAL Aula 2

Dra. Eliane M. Ferrarezzo

MODELO ATÔMICO

ÁTOMO ("atomon") significa (a=não; tomo: divisão) que não pode ser dividido.

Histórico do Átomo:Modelo dos gregos - Atomismo;Modelo de 1808 - DaltonModelo de 1898 – ThompsonModelo de 1911 – RutherfordModelo de 1913 – BohrModelo de 1916 – SommerfeldModelo Atual

Leucipo – Afirmou que a matéria podia ser dividida em partículas menores.Demócrito – defendeu a idéia de Leucipo e chamou de ÁTOMO.

Idéia filosófica usado para explicar o universo, onde uma pequena partícula era formadora de tudo.

O Átomo dos Gregos

A idéia inicial do que era Átomo, surgiu a partir de afirmações feitas por dois grandes filósofos gregos:

Demócrito de Abdera 420a.c.

Atomismo

A = nãoTomos = divisão + .Átomo = indivisível

Era uma partícula indivisível, compacta e indestrutível.

O Átomo de 1808 - Dalton

•Matéria era formada por átomos;•Átomos de símbolo possuem propriedades diferentes;•Compostos químicos = combinação de dois ou mais átomos.

Procurando explicar as leis de Lavoisier e Proust, o cientista John Dalton, criou uma teoria baseada na idéia do atomismo.

John DaltonEssa teoria dizia:

Era uma esfera indivisível, maciça, homogênea, de massa e volume variando de acordo com o elemento.

•Usando um aparelho chamado de AMPOLA DE CROOKES, o cientista derrubou o modelo de Dalton.•Experiências com descargas elétricas de gases e radioatividade, comprovou a natureza elétrica, tanto positiva (massa da esfera), como a negativa (partículas contida nessa massa);

O Átomo de 1898 - Thompson

•A matéria tende a ficar neutra;•O nº de cargas positivas era igual ao de cargas negativas;•Stoney nomeou a unidade de carga negativa de ELÉTRON e Thompson comprovou sua existência.

Essa teoria dizia:

Era uma esfera, não maciça, mas “incrustada de elétrons” de modo que a carga total fosse nula.

Joseph John Thompson

O Átomo de 1911 - RutherfordErnest Rutherford bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa ( - positiva) emitidas de elemento Polônio.

•A maioria das partículas atravessavam a lâmina;•Poucas partículas desviavam seus caminho;•Algumas partículas bateram em algo forte e firme e retornaram.

Ele deduziu que:

Ernest Rutherford

•O átomo era um grande espaço vazio, onde chamou de eletrosfera;•No centro dessa espaço, há uma entidade pequena, o qual o chamou de núcleo;•Esse núcleo é pequeno, denso e de carga positiva.

A partir dessa dedução, ele concluiu que

Era uma grande vazio contendo um núcleo denso,minúsculo e positivo em seu centro.

•A eletrosfera era dividida em camadas ou órbitas ou níveis;•Havia 7 níveis, denominado K,L,M,N,O,P,Q, onde maior era a energia,mais distante era o nível do centro;•Núcleo e a eletrosfera se atraiam, por seres de cargas opostas;•O elétron em sua órbita não consome, nem libera energia(estado fundamental);•Se alguma energia externa fosse emitida, o elétron absorveria essa energia, saltando para um nível mais forte. Ao fim dessa emissão o elétron voltada para o seu nível e liberava essa energia na forma de luz (fóton).

O Átomo de 1913 - BohrO modelo de Rutherford foi muito criticado pelos físicos. Bohr tentando justificar as críticas, aperfeiçoou o desenho e deduziu o seguinte:

Baseado na experiência dos ESPECTROS DE EMISSÃO. Bohr deduziu:

Niels Bohr

Era uma grande vazio dividido em 7 níveis,contendo um núcleo dividido em prótons e nêutrons.

•Os níveis de energia eram divididos em regiões ainda menores – surge os SUBNÍVEIS;•As denominações dos subníveis eram de acordo com a forma geométrica em que eram observados (circulares ou elípticas).

O Átomo de 1916 - SommerfeldObservando espectros de emissão mais complexos, Sommerfeld deduziu teorias sobre os níveis de energia que alterariam algumas idéias dos modelos passados.

Ele deduziu que:

S = SharpP = principalD = diffuseF = fine

Teorias Finais

De Broglie•Propôs que os elétrons tinham comportamento duplo: PARTÍCULA-ONDA

Heisenberg•Sugeriu que os elétrons não estavam em órbitas, mas em regiões de maior possibilidade de encontrá-los (ORBITAL).

Órbitas (níveis)

Orbital

Núcleo

O Átomo Atual

Eletrosfera:

Núcleo

Elétrons

Prótons

Nêutrons Nucleons

Região Partículas

Carga Massa

Eletrosfera

Elétrons Negativa 1/1836 = ~0

Núcleo Prótons Positiva ~1Nêutrons Neutra ~1

Níveis K 2L 8M 18N 32O 32P 18Q 2

NOVA TEORIA SOBRE O ATOMO

teoria correta que descreve o átomo se baseia na mecânica quântica

Os eletrons estão em constante movimento em torno do núcleo;

os prótons e os nêutrons vibram dentro do núcleo

os quarks vibram dentro dos prótons e nêutrons.

NOVA TEORIA SOBRE O ATOMO

NOVA TEORIA SOBRE O ATOMO

Ao mesmo tempo que um átomo é pequeno, o núcleo é dez mil vezes menor que o átomo, e os quarks e elétrons são pelo menos dez vezes menores que eles.

Não se sabe quão menores os quarks e elétrons são; eles são definitivamente menores, e podem ser literalmente pontos, mas não há certeza.

É possível que os quarks e os elétrons não sejam fundamentais de fato, e eventualmente acabem sendo constituídos de outras partículas mais fundamentais!!!!!

NOVA TEORIA SOBRE O ATOMOO CERN, até agora, já descobriu cerca de duzentas

partículas (a maioria delas não é fundamental).

Essas partículas, são representadas pelas letras dosalfabetos grego e romano.A maioria destas partículas existe por apenas frações de

segundo, e algumas delas combinam-se para formar outras compostas mais estáveis. Algumas partículas são envolvidas nas forças que mantêm o núcleo do átomo unido e outras não.

Pósitron = antimatéria

De acordo o modelo sugerido, a matéria pode ser dividida nos seguintes blocos:

Férmions - partículas subatômicas que torna conhecida a matéria e a antimatéria

Matéria: que por sua vez se divide em:Léptons - partículas elementares que não ajudam a manter o

núcleo unido (exemplos: elétron, neutrino).Quarks - partículas elementares que ajudam a manter o núcleo

unidoAntimatéria - antipartículas dos quarks e léptons (antiquarks,

antileptons).Hádrons - partículas compostas (exemplos: próton, nêutron).Bósons - partículas que carregam forças (quatro tipos

conhecidos).

O Bóson de Higgs -a partícula de Deus

O Bóson de Higgs,é uma partícula responsável pela existência de

um campo que se estende por todo o Universo, um objeto que surgiu de forma espontânea e foi designado como o responsável pelo surgimento da massa das partículas, deste modo, sem essa partícula, a matéria não teria massa.

homenagem ao físico britânico Peter Higgs, 1964 - havia tido uma "grande ideia" e tinha encontrado uma resposta para o enigma de por que a matéria tem massa.

O ÁTOMO

FOTOGRAFIA DE UM ÁTOMO NEUTRO!!!! Rubídio 85

Um átomo é tão pequeno que 10 bilhões deles, colocados em fila, teriam um metro de comprimento. Os átomos movem-se geralmente em velocidades próximas às do som, o que torna muito difícil manipulá-los, ainda mais individualmente.

IMAGEM DE UMA MOLÉCULA

Acima, a primeira imagem gerada de uma molécula individual, uma molécula orgânica chamada pentaceno. Abaixo, a estrutura teórica do pentaceno. [Imagem: IBM Research - Zurich

A TABELA PERIÓDICANa tabela periódica atual, os elementos químicos:1 - estão dispostos em ordem crescente de

número atômico ( z ) = número de prótons.

2 - originam os períodos na horizontal (em linhas ).

3 – originam as famílias ou grupos na vertical (em colunas ).

TABELA PERIÓDICA

ELEMENTOS QUÍMICOS

ZXA ou   AzX 

Símbolo do elemento: X Número de massa (massa atômica) : A é soma da massa de

prótons e nêutrons)Número atômico: Z (número de prótons)

As partículas atômicas são representadas assim: Número de prótons: P Número de elétrons: e Número de nêutrons: n

ONDE: P = Z             P = Z = e              A = p + n         n = A - Z

ELEMENTOS QUÍMICOS

20Ca40

Número atômico → Z = 20

Número de prótons → P = Z = 20

Número de elétrons → P = Z = e = 20

Número de nêutrons → n = A – Z                                                n = 40 – 20                                                 n = 20

Número de massa → A = P + n                                           A = 20 +20                                            A = 40

PORTANTO: O Cálcio (Ca) possui: Z = 20, P = 20, e = 20, n= 20 e A = 40.

ELEMENTOS QUÍMICOS

9F19

Os dados da Tabela fornecem Z e A, cálculo de n, e, P:

Número de prótons → P = Z = 9

Número de elétrons → P = e = 9

Calcule n e P?

Número de nêutrons → n = A – Z                                             n = 19 – 9                                             n = 10

Só para confirmar o número de massa → A = P + n                                                                               A = 9 + 10                                                                                A = 19 

NOMECLATURA DAS FAMÍLIAS:1 ou IA metais alcalinos2 ou IIA metais alcalinos

terrosos13 ou IIIA família do boro14 ou IVA família do carbono15 ou VA família do nitrogênio16 ou VIA calcogênios17 ou VIIA halogênios18 ou VIIIA gases nobres

Tabela Periódica1 - Metais: apresentam brilho metálico, conduzem

corrente elétrica e são maleáveis.2 - Ametais: não apresentam brilho metálico, não

conduzem corrente elétrica e fragmentam-se.3 - Semimetais: apresentam brilho metálico, têm

pequena condutibilidade elétrica e fragmentam-se.4 - Hidrogênio: é um elemento atípico, pois possui a

propriedade de se combinar com metais, ametais e semimetais.

5 - Gases nobres: sua principal característica química é a grande estabilidade, ou seja, possuem pequena capacidade de se combinar com outros elementos.

Estrutura da Tabela PeriódicaPropriedades periódicas: ocorrem à

medida que o número atômico de um elemento químico aumenta

assume valores que crescem e decrescem em cada período da Tabela Periódica.

Entre as propriedades periódicas temos:

raio atômico, energia de ionização, eletroafinidade, eletronegatividade

Estrutura da Tabela PeriódicaPropriedades aperiódicas: os valores

desta propriedade variam à medida que o número atômico aumenta, mas não obedecem à posição na Tabela,

não se repetem em períodos regulares.Exemplos de propriedades aperiódicas: calor específico, índice de refração, dureza massa atômica

Estrutura da Tabela Periódica Períodos: são as linhas horizontais, definem

o número de camadas dos elementos

Período

KLMNOPQ

Estrutura da Tabela Periódica Grupos ou Famílias: são as linhas

verticais, definem o número de elétrons da camada de valência - ultima camada.

Família

RAIO ATÔMICOÉ a distância que vai do núcleo do átomo até

o seu elétron mais externo.

RAIO ATÔMICO

RAIO ATÔMICO1. Número de níveis (camadas): quanto maior

o número de camadas, maior será o tamanho do átomo.

Caso os átomos comparados apresentem o mesmo número de níveis (camadas), devemos usar outro critério.

2. Número de prótons: o átomo que apresenta maior número de prótons exerce uma maior atração sobre seus elétrons, o que ocasiona uma redução no seu tamanho.

RAIO ATÔMICO

LiLiNaNaKKRbRbCsCsFrFr

ENERGIA DE IONIZAÇÃOÉ a energia necessária para remover um

ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso.

X X (g) (g) + Energia + Energia → X→ X++(g) (g) + e+ e--

Quanto maior o tamanho do átomo, menor será a energia de ionização.

HeHe NeNe ArAr KrKr XeXe RnRn

HH

FrFr

AFINIDADE ELETRÔNICA OU AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADEELETROAFINIDADE

É a energia liberada quando um átomo isolado, no estado gasoso,“captura” um elétron.

X X (g) (g) + e+ e-- → X→ X--(g) (g) + + EnergiaEnergia

HH

FrFr

AFINIDADE ELETRÔNICAAFINIDADE ELETRÔNICA

FF

EXCETO GASES NOBRES

ELETRONEGATIVIDADEELETRONEGATIVIDADE

A força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação.

B CB C N ON O FF ClCl BrBr II

HH

FrFr

ELETRONEGATIVIDADEELETRONEGATIVIDADE

ELETROPOSITIVIDADE ELETROPOSITIVIDADE

• CARÁTER METÁLICO:CARÁTER METÁLICO: Propriedade periódica associada à reatividade química.

• Capacidade de reagir – contrario da eletronegatividade

ELETROPOSITIVIDADEELETROPOSITIVIDADE

FrFr

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ELEMENTOSPROPRIEDADES FÍSICAS DOS ELEMENTOS

É relação entre a massa e o volume de uma amostra

DENSIDADEDENSIDADE

DENSIDADEDENSIDADE

Os Os

Ósmio (Os) é o elemento mais denso (22,57 g/cm3)

ALGUNS VALORES:ALGUNS VALORES:

• dNa= 0,97 g/cm3

• dMg = 1,74 g/cm3

• dHg = 13,53 g/cm3

• dOs= 22, 57 g/cm3

Observação:

• Metais leves ( d < 5 g/cm3 ): Mg, Al, Na, K, Sr, Ba …

• Metais pesados (d > 5 g/cm3 ): Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Ag, Pt, Pb, Au,

Hg, Os

TEMPERATURA DE FUSÃO (TF) E TEMPERATURA DE FUSÃO (TF) E TEMPERATURA DE EBULIÇÃO (TE)TEMPERATURA DE EBULIÇÃO (TE)

• TF : temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o estado líquido.

• TE: temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o estado gasoso.

O tungstênio (W) apresenta TF = 3410 C

Propriedades PeriódicasRESUMO GERAL:

F

FrR. Atômico / Eletrop. / Reat. M.

F

Fr

P. Ioniz. / Eletron. / Reat. A.

OsDensidade

W

C

PF / PE