MATÉRIA & ENERGIA

O que é matéria?

Matéria é energia condensada (E = mc2)

ENERGIA MATÉRIA

CONVENÇÕES:

• Tudo que ocupa lugar no espaço e possui massa.

• Tudo que não ocupa lugar no espaço, não possui massa e é capaz de realizar trabalho.

ENERGIA

MATÉRIA

CONVENÇÕES:

• É uma porção da matéria.

• É uma porção da matéria transformada em em algo útil.

CORPO

OBJETO

MISTURAS SUBSTÂNCIAS ELEMENTO QUÍMICO ÁTOMO

ESTRUTURA DA MATÉRIA

Modelos Atômicos

400 a.C.-Leucipo Demócrito

1803 - Dalton 1903 - Thomson

1911/1913 Rutherford - Bohr

1916 - Sommerfeld 1923 - Planck Heizenberg

Teoria Atômica - Dalton A matéria é formada por partículas indivisíveis chamadas ÁTOMOS.

• LEI DE LAVOISIER: Lei da conservação das massas.

• LEI DE PROUST: Lei das proporções constantes.

• LEI DE DALTON: Lei das proporções múltiplas.

LEI DE LAVOISIER Lei da Conservação das

Massas

C + O2 CO2

+

Partículas iniciais e finais são as mesmas massa iguais.

LEI DE PROUST Lei das Proporções

ConstantesC + O2 CO2

Duplicando a quantidade de átomos todas as massas dobrarão.

+

+

2C + 2O2 2CO2

LEI DE DALTON Lei das Proporções

MúltiplasC + O2 CO2

+2C + O2 2CO

+

Mudando a reação, se a massa de um participante permanecer constante, a massa do outro varia segundo valores múltiplos.

Estrutura Atômica Rutherford

O ÁTOMO é um sistema oco análogo ao Modelo Planetário.

• O núcleo contém prótons e neutrons.• Em torno do núcleo giram os elétrons .

Estrutura Atômica Rutherford

O ÁTOMO é um sistema oco análogo ao Modelo Planetário.

• O núcleo contém prótons e neutrons.• Em torno do núcleo giram os elétrons .

Características das partículas subatômicas:

•O átomo é eletricamente neutro (p = e-).

•A massa do átomo está concentrada no núcleo.

• O núcleo é cerca de 10000 X menor que o átomo.

Partícula Carga MassaPróton + 1 1Elétron - 1 1/1840Nêutron 0 1

Notação Química do Átomo: • Número Atômico (Z): n° prótons (p)

• Número de Massa (A): A = p + n (neutrons)

zXA

N° de massa

Símbolo do elementoN° atômico

Íons:• Definição: é o átomo que perdeu ou ganhou elétrons.

• Classificação: Cátion (+): átomo que perdeu elétrons.

Ex. átomo: 11Na23 cátion Na+1 + e-

Ânion (-): átomo que ganhou elétrons.

Ex. átomo: 17Cl35 + e- ânion Cl-1

Exercícios de fixação: 1. Dê o número de Prótons, elétrons e nêutrons das

espécies a seguir:

26Fe56

26Fe56 (+2)

15P31 (-3)

2. (UCSal) O que decide se dois átomos quaisquer são de um mesmo elemento químico ou de elementos químicos diferentes é o número de:

a) prótons b) nêutrons c) elétrons

d) carga. e) oxidação.

Exercícios de fixação: 3. O elemento de número atômico 16 é constituído de

vários nuclídeos, sendo que o mais abundante é o 32. Quantos prótons e nêutrons, respectivamente, possui esse nuclídeo?

a) 8 e 8.

b) 8 e 16.

c) 16 e 8.

d) 16 e 16

e) 24 e 8

Nota: núclideo é o nome dado ao núcleo.

São átomos com o mesmo número de PRÓTONS.

Exemplos:

6C12 e 6C14 8O15 e 8O16

1H1 1H2

1H3

Hidrogênio Deutério Trítio

99,98% 0,02% 10-7 %

ISÓTOPOS:

ISÓBAROS: São átomos com o mesmo número de MASSA

Exemplos:

18Ar40 e 20Ca40 21Sc42 e 22Ti42

ISÓTONOS: São átomos com o mesmo número de NÊUTRONS

Exemplos:

15P31 e 16S32 18Kr38 e 20Ca40

RESUMO:

ÁTOMO

Isótopos = Z (= p), A e n

Isóbaros Z (p), = A e n

Isótonos Z (p), A e = n

Obs. Existem ainda as chamadas espécies isoeletrônicas, que possuem o mesmo número de elétrons.

Exemplo: 11Na23(+1) 8O16(-2) e 9F19(-1)

Exercícios de fixação: 1. Dados os átomos:

40A80 40B82 42C80

41D83

a) Quais são os isótopos?

b) Quais são os isóbaros?

c) Quais são os isótonos?

2. Tem-se três átomos genéricos A, B e C. De acordo com as instruções:

A é isótopo de B / B é isóbaro de C / A é isótono de C

Calcule o n° de massa do átomo A, sabendo - se que o n° atômico de A é 21, o n° de massa de B é 45 e o número atômico de C é 22.

Exercícios de fixação: 3. Tem - se dois átomos genéricos e isótopos A e B, com as

seguintes características:

Determine a soma total do número de nêutrons dos dois átomos. (nA + nB)

Átomo N° Atômico N° de MassaA 3x - 6 5XB 2x + 4 5x - 1

Estrutura Atômica Atual

Bohr complementou o modelo atômico de Rutheford implementando a idéia de níveis ou camadas eletrônicas. Postulados:

1°) Os elétrons descrevem órbitas circulares em torno do núcleo atômico, sem absorverem ou emitirem energia.

2°) O elétron absorve uma quantidade definida de energia quando salta de um nível energético para outro mais externo, ao retornarem aos níveis originais, devolvem essa energia na forma de ondas eletromagnéticas.

) ) ) ) )

+-

-

Números Quânticos Números Quânticos - Definem a

energia e a posição mais provável de um elétron na eletrosfera. São eles:

1. Número quântico Principal.

2. Número Quântico Secundário.

3. Número Quântico Magnético.

4. Número Quântico Spin.

Número Quântico Principal (n)

Define o nível de energia ou camada:

) ) ) ) ) ) )K L M N O P Q

n = 1 2 3 4 5 6 7

Número Quântico Principal (n)

Número máximo de elétrons por camada: n° max. e- = 2n2 .

Camada K L M N O P Qn 1 2 3 4 5 6 7

n° max. e- 2 8 18 32 32 18 8

Obs. A expressão n° e- = 2n2, na prática só é válida até a quarta camada.

Número Quântico Secundário (l) Define o subnível de energia: l = n –1, apenas quatro foram observados:

Subnível s p d f

l 0 1 2 3

n° max. e- 2 6 10 14

Obs. O Número máximo de elétrons por subnível é dado por: n° max. e- = 2(2 l +1)

Número Quântico Magnético (m) Define a orientação espacial, região mais provável de se encontrar um elétron (orbital), m varia de – l a + l.

0

-1 0 +1

-2 -1 0 +1 +2

-3 -2 -1 0 +1 +2 +3

s = 1 orbital

p = 3 orbitais

d = 5 orbitais

f = 7 orbitais

Número Quântico Spin (s) Define o sentido da rotação do elétron

sentido horário s = - ½ anti-horário s = + ½

Horário Anti-horário

Distribuição Eletrônica Linus Pauling

Regras e pricípios gerais para distribuição dos elétrons no átomo:

1. Energia total do elétron: E = n + l.2. O elétron tende a ocupar as posições de menor

energia.

3. Princípio da Exclusão de Pauling – o átomo não pode conter elétrons com números quânticos iguais.

4. Regra de Hund – em um subnível os orbitais são preenchidos parcialmente com elétrons do mesmo spin depois completados com elétrons de spins contrários.

Diagrama de Linus Pauling

NíveisK 1L 2M 3N 4O 5P 6Q 7

e-

28

183232188

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p

2 6 10 14Max. de e-

s p d f

Exercícios de fixação: 1. Indique os quatro números quânticos para os

elétrons:

a) b)

(camada L) (4° nível)

c)

(nível 6)

2. Qual o número de subníveis e o número de orbitais, respectivamente, presentes no 3° nível?

a) 1 e 3 b) 3 e 3 c) 3 e 9

d) 9 e 9 e) 9 e 18

Exercícios de fixação: 3. Indique qual dos conjuntos de números quânticos abaixo

citados é impossível:

a) 2, 0, 0, -1/2

b) 3, 2, +1, +1/2

c) 3, 0, +1, -1/2

d) 4, 1, 0, -1/2

e) 3, 2, -2, -1/2

Exercícios de fixação: 1. Assinale a opção que contraria a regra de Hund:

a) b) c)

d) e)

2. Qual o número atômico do elemento cujo elétron de diferenciação do seu átomo neutro apresenta o seguinte conjunto de números quânticos:

(n = 2, l = 1, m = 0, s = + 1/2)

a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 9

Obs. Considere como spin negativo o 1° elétron que entra no orbital.

Exercícios de fixação: 3. Para o elemento cuja configuração eletrônica de nível de

valência é 3s2 3p5, pode-se afirmar:

(01) Seu número atômico é 7.

(02) Existem 5 elétrons desemparelhados em sua estrutura.

(04) No 3° nível encontramos apenas um orbital incompleto.

(08) No 3° nível existem 3 elétrons p com número quântico de spin iguais.

(16) Sua configuração eletrônica poderia ser representada como 1s2 2s2 3s2 3px

2 3py2 3pz

1.

(32) O elétron de diferenciação localiza-se no subnível 3pz.

5) Um átomo que no estado fundamental apresenta configuração eletrônica “4s2” na camada mais externa, tem número atômico igual a:a) 20b) 34c) 28d) 19e) 18

6) O número de orbitais semi-preenchidos no átomo de número atômico 26 é igual a:a) 5b) 4c) 3d) 2e) 1

7) São dadas as seguintes informações relativas aos átomos hipotéticos X, Y e W: · o átomo Y tem número atômico 46, número de massa 127 e é isótono de W; · o átomo X é isótopo de W e possui número de massa igual a 130; · o número de massa de W é 128. Com essas informações é correto concluir que o número atômico de X é igual aa) 47b) 49c) 81d) 83

8 O átomo de um elemento X apresenta, no seu estado fundamental, a seguinte distribuição eletrônica nos níveis de energia. K = 2, L = 8, M = 2 Sabendo que um dos isótopos desse elemento tem 12 nêutrons, a sua representação éa) 12X12

b) 12X24

c) 24X12

d) 24X24

9) Fogos de artifício utilizam sais de diferentes íons metálicos misturados com um material explosivo. Quando incendiados, emitem diferentes colorações. Por exemplo: sais de sódio emitem cor amarela, de bário, cor verde e de cobre, cor azul. Essas cores são produzidas quando os elétrons excitados dos íons metálicos retornam para níveis de menor energia. O modelo atômico mais adequado para explicar esse fenômeno é o modelo dea) Rutherford.b) Rutherford-Bohr.c) Thomson.d) Dalton.e) Millikan.

10) Os diversos modelos para o átomo diferem quanto às suas potencialidades para explicar fenômenos e resultados experimentais. Em todas as alternativas, o modelo atômico está corretamente associado a um resultado experimental que ele pode explicar, EXCETO ema) O modelo de Rutherford explica por que algumas partículas alfa não conseguem atravessar uma lâmina metálica fina e sofrem fortes desvios.b) O modelo de Thomson explica por que a dissolução de cloreto de sódio em água produz uma solução que conduz eletricidade.c) O modelo de Dalton explica por que um gás, submetido a uma grande diferença de potencial elétrico, se torna condutor de eletricidade.d) O modelo de Dalton explica por que a proporção em massa dos elementos de um composto é definida.

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