Química Geral – Aula 2 Notação científica / atomística

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Revisão – Sistema internacional de unidades (SI)

O que é o SI?

• É um sistema de unidades de medida concebido em torno de sete unidades básicas:

• Visa a uniformizar e facilitar as medições e as relações internacionais.

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Unidade de massa

• Massa é uma magnitude física que mede a quantidade de matéria contida num corpo. Unidade padrão SI – quilograma (kg).

• Matéria – tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço.

• Corpo – Porção limitada da matéria.

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Múltiplos e submúltiplos do grama

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• Unidade padrão de massa no SI – quilograma (kg).

• Outras unidades de massa: tonelada (t) e grama (g).

1 t = 1000 kg

1g = 0,001 kg

Unidade de volume

• Volume é uma magnitude definida como o espaço ocupado por um corpo.

• Unidade padrão SI – metros cúbicos (m3).

• Outras unidades de volume: litro (L)

1 L = 0,001 m3

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Notação científica

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• Representação de números grandes ou pequenos usando potências da base 10.

• O número na notação científica tem 2 partes.

A primeira parte é formada de um dígito inteiro seguido de vírgula e dos demais algarismos significativos da cifra decimal, ou zeros quando forem significativos.

A segunda parte é constituída de uma potência de base 10, ou seja, (10x) que permite deslocar a vírgula x casas para a direita, ou para a esquerda, conforme a necessidade.

Notação científica

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EXEMPLOS:

Nos exemplos abaixo admite-se que todos os valores apresentados para as três medidas de comprimento tenham o mesmo número de algarismos significativos, isto é, 3 algarismos significativos:

• 0, 000.000.000.230 m = 2,30 x 10-10 m

• 456, 780.000.000.000 m = 4,57 x 1014 m

• 75 x 10-2 m = 7,50 x 10-1 m

Notação científica – Regras básicas

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• Números maiores que 1: Deslocamos a vírgula para a esquerda até atingirmos por exemplo, o primeiro algarismo do número.

• O número de casas deslocadas para a esquerda corresponderá ao expoente aumentado da potência de 10.

Exemplos:

• 1000 = 1 x 103

• 157100 = 1,571 x 105

Notação científica – Regras básicas

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• Números memores que 1: Deslocamos a vírgula para a direita até atingirmos o primeiro algarismo diferente de zero.

• O número de casas deslocadas para a direita corresponderá ao expoente reduzido da potência de 10.

Exemplos:

• 0,001 = 1 x 10-3

• 0,00001571 = 1,571 x 10-5

Exercícios • 1) Passe os número abaixo para notação científica

fazendo os arredondamentos necessários para duas casas após a vírgula:

• a) 8.240,004 • b) 0,5806 • c) 9.001 • d) 0,00009008 x 103 • e) 6980 x 10-6 • f)0,0025801 • g) 568,000 • h) 0,20004 • i) 63,00014 • j) 6548,0

• 2) Faça as devidas alterações para que os valores se apresentem em unidades do Sistema Internacional (S.I.)

• a) 50 g • b) 230 cm • c) 2 ml • d) 518 km • e) 2 g • f) 5780 ml • g) 40 cm • h) 154,23 mm • i) 0,048 dm • j) 5 hm • k) 657 m

Átomo e estrutura atômica

*Mas afinal, de que são feitas as

coisas?

Átomo na Grécia antiga – Demócrito, Leucipo e Aristóteles

(Filósofos):

*Átomo como partícula sólida e

indivisível

*Toda a matéria seria constituída de

misturas diferentes de Terra, Fogo, Água e Ar

• Conclusões de John Dalton (sec. XVIII):

– Toda matéria seria formada por partículas

fundamentais: os átomos;

– Os átomos são indestrutíveis e indivisíveis;

– Um composto químico seria formado por uma combinação fixa de dois ou mais tipos de átomos diferentes;

– Os átomos de um mesmo elemento são idênticos, e os átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes

– As transformações dos elementos são causadas por junção, separação ou rearranjo de átomos.

Importante! • Vemos que na teoria atômica de Dalton, os átomos

podem ser iguais ou diferentes entre si (átomos de um mesmo elemento são iguais, e átomos de elementos diferentes são diferentes), mas TODOS OS ÁTOMOS SÃO AINDA ENTENDIDOS COMO PARTÍCULAS SÓLIDAS, SEM CARGA ELÉTRICA, E INDIVISÍVEIS.

Joseph J. Thomson (sec. XIX) – Teoria

do “pudim de passas”

• O átomo seria uma esfera com carga elétrica positiva, incrustada de elétrons, com carga elétrica negativa.

Conclusões do modelo atômico de J.J. Thomsom

• Toda matéria, qualquer que seja, é constituída por partículas muito menores do que os átomos.

• Descoberta das partículas com cargas negativas, os elétrons

Ernest Rutherford – sec XX (Os espaços vazios do átomo)

• Bombardeando uma folha de ouro com partículas alfa, viu que essas a atravessavam. Concluiu então que existiam mais espaços vazios do que espaços preenchidos no átomo.

Conclusões do modelo atômico de Rutherford / Bohr

• O átomo é constituído por um pequeno núcleo positivo, responsável pela massa do átomo;

• Os elétrons, que têm carga negativa, se localizam em torno desse núcleo, na região chamada “eletrosfera”, que tem um tamanho muito superior ao tamanho do núcleo;

• Por isso a maior parte do átomo é composta por espaços vazios.

Heisemberg / Schroedinger (onde está o

elétron?)

• Heisemberg – Princípio da incerteza. – Não é possível medir a localização de uma partícula sem alterar a sua

trajetória, e portanto a sua real localização

• Schroedinger – Princípio do orbital. – Região em torno do núcleo onde é maior a probabilidade de se

encontrar o elétron

Uma nova concepção do átomo

• Com os estudos mais recentes dos últimos duzentos anos (séc. XIX e XX), chegou-se a novas conclusões sobre o átomo e a matéria:

– O átomo não é mais considerado como a menor porção da

matéria;

– Não é indivisível;

– É constituído por partículas ainda menores: • Prótons (partículas do núcleo com carga positiva) • Neutrons (partículas do núcleo com carga neutra) • Elétrons (partículas da eletrosfera com carga negativa)

Formato ilustrativo genérico do modelo atômico moderno

A natureza “energética” da matéria

• A teoria atômica moderna mostra que há uma íntima correlação entre a matéria e a energia envolvidos nas partículas atômicas.

• As medições de localização e comportamento das partículas são possíveis somente através das ondas eletromagnéticas que essas partículas emitem quando estão em movimento. Essas técnicas de medição são conhecidas como espectroscopia

Números quânticos – o “endereço energético” de um elétron

• Se o endereço de uma pessoa possui quatro informações (Estado, Cidade, Rua e Número), podemos dizer que o mesmo acontece com um elétron. Para localizá-lo dentro do átomo, precisamos saber o seu “endereço”, que chamamos de números quânticos, que informam a quantidade de energia desse elétron.

• Os números quânticos são quatro:

– Numero quântico principal (n)

– Número quântico secundário (l)

– Número quantico magnético (m)

– Número quântico spin (s)

•

Número quântico principal (n)

• Representa a distância do elétron ao núcleo do átomo

• Quanto maior for a distância do elétron em relação ao núcleo, maior também será a energia desse elétron

• Nos átomos conhecidos, podem ocorrer até 7 níveis (ou camadas) energéticas diferentes, onde o elétron pode ser encontrado. Essas “camadas” são representadas pelas letras “K, L, M, N, O, P e Q” ou pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7, respectivamente, do centro para a periferia do átomo.

Representação das camadas energéticas (n) = nº

quântico principal

Número máximo de elétrons por camada

Número quântico secundário (l)

• Representa o nível secundário de energia entre os níveis ou camadas principais. (s , p, d, f)

• Números representativos dos subníveis:

• s - 0, p - 1, d – 2, f - 3

Contagem do nº de elétrons por níveis e sub níveis (s, p, d ou f)

Número quântico magnético (m)

• Descreve a orientação dos orbitais dos subníveis no espaço

Formatos dos orbitais s e p

Número quântico spin (s)

• Representa a rotação do elétron no seu próprio eixo. Pode ser +1/2 (seta para cima) ou -1/2 (seta para baixo).

Distribuição dos elétrons pelos subníveis de energia

• Sabendo-se que um átomo de ferro (Fe) possui 26 elétrons na sua eletrosfera, a distribuição desses elétrons pelos diferentes níveis e sub níveis de energia ficaria:

Questões propostas • 1) Considerando a evolução da teoria atômica ao longo da história, relacione

cada nome a uma característica da sua descoberta:

– Filósofos gregos:

– Dalton:

– Thonsom:

– Rutherford:

– Bohr:

– Heisemberg / Schroedinger:

2) Cite quais são as partículas elementares do átomo, tal como é concebido hoje, e as características de massa e carga, umas em relação às outras.

3) Defina os quatro números quânticos do elétron no átomo

4) O que representam os orbitais dos elétrons nos átomos?

5) Utilizando o diagrama de Linus Pauling, faça a distribuição eletrônica para os seguintes átomos no estado fundamental: Li, B, O, K, Ca e Cl.