O átomo Flashcards
Quando foi que surgiram as primeiras ideias sobre átomos?
Foi na Grécia antiga, por volta de 478 a.C, quando Leucipo e seu discípulo Demócrito acreditavam que, se pegássemos um corpo qualquer e o dividíssemos sucessivamente, haveria um momento em que essa divisão não seria mais possível. Nesse momento teríamos chegado à menor parte da matéria, o átomo, que, traduzido do grego, significa sem divisão ou indivisível.
(Isso não conta como o primeiro modelo atômico)
O que são as leis poderais?
As leis ponderais estabelecem uma relação entre a massa das substâncias participantes das reações químicas. Logo, as leis poderais referem-se a lei da conservação das massas e a lei das proporções definidas.
Quais são os princípios em que se baseava o primeiro modelo atômico?
O modelo atômico de John Dalton, de 1808, se baseava nos seguintes princípios:
-
Toda matéria é formada por minúsculas partículas maciças e indivisíveis, denominadas átomos
Os átomos não podem ser criados ou destruídos
Em uma reação química, ocorre apenas a reorganização dessas partículas, e, nas substâncias, elas estão unidas por forças de atração mútua.
Os átomos de determinado elemento são caracterizados por sua massa.
Os átomos de um mesmo elemento químico apresentam propriedades iguais, e os átomos de elemento químicos diferentes apresentam propriedades diferentes
-
Determine a veracidade de cada um dos postulados de Dalton na atualidade, e caso seja falso, explique o motivo.
- Toda matéria é formada por minúsculas partículas maciças e indivisíveis, denominadas átomos
Falso
Esse postulado é falso porque hoje em dia, já sabe-se que os átomos não são partículas maciças, muito menos indivisíveis - Os átomos não podem ser criados ou destruídos.
Falso
Usando as técnicas de fusão e fissão nuclear, podemos criar ou destruir átomos ao transformá-los em outros átomos. - Em uma reação química, ocorre apenas a reorganização, a separação ou a substituição dessas partículas
Verdadeiro - Os átomos de determinado elemento químico são caracterizados por sua massa.
Falso
Os átomos de determinado elemento químico são caracterizados pelo seu número atômico (qtde d.prótons) - Os átomos de um mesmo elemento químico apresentam propriedade iguais, e os átomos de elementos químicos diferentes apresentam propriedades diferentes.
Falso
Átomos do mesmo elemento químico costumam compartilhar as mesmas propriedades físico-químicas, contudo, podem ser isótopos e apresentar diferenças nas suas propriedades físicas (em específico incongruências na suas massas)
Como é a representação do modelo atômico de Dalton?
Seu modelo atômico pode ser interpretado como uma “bola de bilhar”.
Quais propriedades da matéria o modelo de John Dalton não esclarecia, mas que foram explicadas pelo modelo de Thomson?
O modelo atômico de John Dalton não era capaz de esclarecer a natureza elétrica da matéria, conhecida desde a época do filósofo grego Tales de Mileto (640-548 a.C)
Assim, o modelo de Thomson foi capaz de explicar a natureza elétrica da matéria e a divisibilidade do átomo.
Em quais experimentos, o modelo atômico de Joseph John Thomson (1898) foi baseado?
Suas conclusões foram baseadas em experimentos que outros cientistas realizaram alguns anos antes, entre eles o “Tubo de Crookes”, experimento proposto por Willian Crookes (1850) e o experimento que envolvia modificações na ampola, realizado por Eugen Goldstein (1886).
Explique o experimento realizado por Willian Crookes e a sua finalidade.
Na década de 1850, o cientista inglês buscava estudar a condução de corrente elétrica em gases a baixas pressões.
Para esse fim, desenvolveu um dispositivo chamado inicialmente tubo de Crookes e, mais tarde, tubo de raios catódicos.
Crookes adaptou um eletrodo metálico em cada uma das extremidades de uma ampola de vidro. No interior desse tubo foi colocada uma substância gasosa a uma baixa pressão (0,01 atm) e os dois eletrodos foram ligados a uma fonte elétrica de alta voltagem (10 000 volts).
Quando a diferença de potencial (ddp) era aplicada ao sistema, observava-se a formação de um feixe luminoso que partia do cátodo (eletrodo negativo) e atravessava a ampola em direção ao ânodo (eletrodo positivo).
Qual foi a conclusão do experimento de Willian Crookes?
O feixe luminoso ficou conhecido posteriormente como raios catódicos e, com algumas alterações na ampola, apresentou as seguintes propriedades:
Natureza retilínea, pois projeta na parede oposta do tubo a sombra de qualquer anteparo colocado em sua trajetória.
Carga negativa, pois, quando submetido a um campo elétrico uniforme, sofre desvio em direção ao polo positivo.
Apresenta massa (é corpuscular), pois consegue mover uma pequena hélice dentro da ampola.
Quais foram as modificações da ampola de Crookes realizadas pelo físico alemão Eugen Goldstein? Quais conclusões ele obteve desse experimento?
Em 1886, o físico, em busca da matéria remanescente de carga positiva, alterou o ampola de Crookes, perfurando o cátodo e deslocando-o para o meio do tubo.
Usando o cátodo perfurado, Goldstein observou que, além dos raios catódicos (que eram negativos), formava-se um feixe luminoso na direção oposta. Ao submeter esse novo feixe a um campo elétrico uniforme, concluiu que possuía carga positiva, pois sofrereu desvio em direção ao polo negativo. Esses raios foram denominados de raios canais (ou anódicos)
Com a descoberta dos raios canais, confirmaram-se a natureza elétrica da matéria e a garantia de sua neutralidade.
Quem descobriu o próton?
Pode-se dizer que o começo do estudo do próton teve início com Eugen Goldstein (1886) com a sua descoberta dos raios canais (anódicos).
Contudo, o próton só veio se chamar dessa forma após a criação do modelo de Ernest Rutherford (1911), e a sua descobeta do núcleo do átomo.
Qual foi o experimento realizado por Thompson após reunir informações (obtidas por outros cientistas) sobre a natureza elétrica da matéria? E qual foi a conclusão do seu estudo:
Thomson reuniu todas essas informações e realizou novos experimentos em que aplicou campos elétricos e magnéticos aos raios catódicos, utilizando o desvio em relação ao movimento linear para determinar a razão entre a carga e a massas das partículas, provando que tais raios eram partículas subatômicas com carga negativa.
Esse experimento foi realizado com cátodos de 20 metais diferentes e vários gases, encontrando, independentemente do metal do eletrodo ou do gás presente no tubo, a mesma relação carga-massa para essas partículas.
Tais resultados sugeriram que elas estivessem presentes nos átomos de todos os elementos químicos, representando a descoberta oficial do elétron.
Como o modelo atômico de Thomson foi representado?
Em 1898, Thomson propôs um novo modelo atômico. De acordo com ele, o átomo seria uma esfera formada por uma massa homogênea de carga positiva com elétrons incrustados.
Esse modelo ficou conhecido como “pudim de passas”, comida típica inglesa, em que passas representariam os elétrons.
Como o físico neozelandês Ernest Rutherford testou o modelo atômico de Thomson? E qual foi a sua hipótese do que ocorreria?
Por volta de 1991, Rutherford decidiu testar o modelo de Thomson e, com seu colaboradores, montou um equipamento no qual um feixe de partículas alfa (α) emitidas pelo polônio (abrigado num bloco de chumbo) bombardeavam um finíssima folha de ouro.
Rutherford supôs que, se o modelo de Thomson estivesse correto, todas as partículas α atravessariam a folha sofrendo, no máximo, pequenos desvios.
Rutherford estava certo em sua hipótese a respeito do resultado de seu experimento? Se não, o que de fato ocorreu?
Rutherford não estava completamente certo em sua suposição pois, para a surpresa de todos, apesar da primeira parte da hipótese ter sido averiguada (a maioria das partículas α tinha atravessado a folha de ouro sem sofrer desvios), a segunda parte não estava correta.
Dessa forma, ao contrário da hipótese de Thomson, na qual haveriam no máximo pequenos desvios nas partículas α, na verdade, algumas partículas sofreram desvios com ângulos muito diferentes daqueles previstos, com algumas delas voltando a fonte.
Quais foram as observações feitas por Rutherford durante o seu experimento? E em quais conclusões o físico chegou?
As observações experimentais de Rutherford podem ser divididas em três pontos principais:
- A maioria das partículas α atravessou a folha de ouro sem sofrer desvios.
- Algumas partículas α, ao atravessarem a folha de ouro, sofreram grande desvio em sua trajetória inicial.
- Pouquíssimas partículas α não atravessaram a folha de ouro e retrocederam.
Com base nesses resultados, Rutherford concluiu que:
- O átomo seria um grande espaço vazio, pois permitiu a passagem da grande maioria de partículas α.
- Existe uma região muito pequena e densa capaz de bloquear a passagem de algumas partículas α.
- Essa região pequena e densa apresenta carga positiva, pois repeliu as partículas α que passaram próximas a ela.
Como é a representação do modelo atômico de Ernest Rutherford?
Rutherford propõe um novo modelo atômico, semelhante a um sistema planetário. Segundo ele, o átomo seria formado por um minúsculo núcleo com carga positiva, que concentra praticamente toda a massa do átomo e um grande vazio (chamado eletrosfera), no qual os elétrons de distribuem ao redor do núcleo como planetas em torno do Sol.
Esse modelo ficou conhecido como modelo planetário ou nucleado.
Qual falha o modelo de Rutheford apresentava em relação ao elétron?
O modelo de Rutherford sugeria que os elétrons eram partículas negativas que estariam girando em torno de um núcleo positivo, contudo, de acordo com a Mecânica clássica, uma partícula elétrica em movimento deveria emitir ondas eletromagnéticas continuamente.
Dessa forma, o elétron perderia energia constantemente, entrando em uma orbital espiral até atingir o núcleo, ou seja, conforme a Mecânica clássica, o átomo de Rutherford seria instável.
Quais conceitos previamente estabelecidos o físico dinamarquês Niels Bohr utilizou para elaborar o seu modelo atômico?
Para construir um novo modelo atômico, Niels Bohr utilizou os conceitos do modelo de Rutherford, os espectros contínuos (Isaac Newton), a chama com luz característica de determinado elemento químico (Robert Busen) e da teoria quântica de Max Planck.
O que é espectro contínuo e descontínuo?
O cientista Isaac Newton observou, no início do século XVII, que quando a luz solar (branca) atravessa um prisma, ela é decomposta (ocorre uma dispersão dos componentes da luz), dando origem a um conjunto de cores.
A esse conjunto de cores, se dá o nome de “espectro conínuo”, pois as cores vão mudando gradativamente, sem que haja falha de luz entre elas.
O espectro eletromagnético solar é contínuo, pois não apresenta interrupção entre as mudanças de cores.
Os espectros dos elementos são descontínuos e servem para identificar cada um, pois um mesmo espectro nunca se repete para dois elementos diferentes.
O que é a teoria quântica de Max Planck?
Em 1900, o físico alemão Max Planck, ao estudar a luz emitida pelo corpos aquecidos, afirmou que a energia não é transmitida de forma contínua, mas em pequenos pacotes de energia denominados quantum, ou seja, a energia é descontínua.
obs: quantum (do latim): quantidade definida; plural: quanta.
Qual é a proposta do modelo atômico de Niels Bohr?
O físico dinamarquês construiu um novo modelo atômico em que relacionou as raias dos espectros descontínuos do gás hidrogênio com as variações de energia dos elétrons contidos nos átomos.
Quais são os postulados do modelo de Niels Bohr?
- O elétron se move em órbitas circulares em torno de um núcleo central
- O elétron não pode assumir qualquer valor de energia, mas apenas determinados valores correspondentes às diversas órbitas permitidas, denominadas camada eletrônica ou nível de energia.
- Ao percorrer essas órbitas permitidas, o elétron apresenta energia constante. São os chamados estados estacionários.
- Ao saltar de uma órbita para a outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade bem definida de energia, chamada quantum. Esses saltos entre órbitas foram denominados transições eletrônicas ou saltos quânticos.
Como ocorre o processo de absorção e emissão de energia segundo o modelo atômico de Bohr?
Durante o processo de absorção de energia, um fóton (com a qtde de energia necessária - quantum) faz o elétron saltar de uma órbita inferior (mais próxima do núcleo) para uma órbita superior (mais distante do núcleo) - processo de excitação do elétron. // endotérmico.
Durante o processo de emissão de energia, o eletrón emitirá um fóton (com a mesma qtade de energia que o excitou para uma camada superior - quantum) e retornará para a sua camada eletrônica de origem // exotérmico.
O que são fótons?
Os fótons são as partículas que compõem a luz e podem ser definidos como pequenos “pacotes” que transportam a energia contida nas radiações eletromagnéticas.
Como foi representado o modelo atômico de Niels Bohr?
Bohr propôs a existência de sete camadas, ou níveis de energia, no átomo de hidrogênio, para explicar a emissão de radiação eletromagnética por esse elemento químico.
Seu modelo atômico ficou conhecido como modelo de Rutherford-Bohr, pois preservava as principais características do modelo de Rutherford.
Explique o modelo atômico de Sommerfeld
O físico alemão Arnold Johannes Wilhelm Sommerfled, ao estudar os espectros de emissão mais complexos que o hidrogênio (átomos com mais elétrons) com um espectroscópio de maior resolução, descobriu a chamada estrutura fina dos espectros de emissão.
Para explicar essa multiplicidade de raias, o cientista supôs que os níveis de energia estavam, então, divididos em regiões menores, chamadas por ele de subníveis de energia.
Segundo o físico, cada nível (n) de energia seria formado por uma órbita circular e n-1 órbitas elípticas de diferentes excentricidades.
Mencione os princípios.
Em quais descobertas o modelo atômico mais aceito atualmente se baseia?
Por volta de 1923, começou a se desenhar o modelo atômico mais aceito atualmente. As novas descobertas se baseiam em princípios da Mecânica quântica.
Alguns desses princípios são: O princípio da dualidade partícula-onda, o princípio da incerteza de Heinsenberg, o princípio da exclusão de Pauli e a descoberta do nêutron.
O que é o princípio da dualidade partícula-onda ?
Em 1924, O físico francês Louis de Broglie propôs que, se as ondas de luz podem se comportar como um feixe de partículas, talvez as partículas, como os elétrons em movimento, possam ter propriedades ondulatórias. De acordo com Broglie, o elétron tem comportamento duplo de partícula e onda.
O que é o princípio de incerteza de Heisenberg? Qual a sua relação com o conceito de orbital?
Em 1926, o físico Werner Heisenberg afirmou que: “Não é possível calcular a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante”.
Isso ocorre porque, o eléron é tão pequeno que, se tentássemos determinar sua posição ou sua velocidade, o próprio instrumento de medição alteraria essas determinações.
Essa dificuldade de se prever a posição exata de um elétron na eletrosfera fez com que o cientista Erwin Schrodinger, utilizando cálculos matemáticos, determinasse a região de maior probabilidade de encontrar um elétron, o orbital.
Como o orbital é representado?
O orbital é representado por uma figura geométrica que contém a região do espaço em que há maior probabilidade de encontrar o elétron.
Ex:
O orbital s apresenta forma esférica, enquanto os orbitais p (são 3 em cada nível) apresentam forma de duas esferas achatadas até o ponto de contato (núcleo), mas muitos livros costumam representá-los no formato chamado halteres, para facilitar o desenho da interpolação com outro orbital.
O que é o “spin” do elétron?
Spin refere-se ao movimento de rotação, que o elétron executa em torno do seu próprio eixo.
O que é o princípio da exclusão de Pauli?
Em 1925, Wolfgang Pauli estabeleceu que dois elétrons pertencentes ao mesmo átomo não podem ter as mesmas caracerísticas mecânicas e magnéticas.
Isso ocorre porque o elétron executa o spin, que produz um campo magnético, dessa forma, dois elétrons somente poderão ocupar o mesmo orbital caso estejam girando em sentidos contrários, pois a repulsão elétrica entre eles será compensada pela atração magnética.
+ repulsão elétrica
+ atração magnética (compensa a repulsão)
Quais são as 4 características que descrevem o átomo do modelo atual? A qual número quântico cada uma dessas características está associada?
- O nível de energia
- O subnível de energia
- O orbital que ocupa
- O sentido de rotação sobre o próprio eixo (spin)
Quais são as principais características do átomo?
- O átomo é dividido em núcleo e eletrosfera
- O núcleo é composto por prótons (+) e nêutrons (0)
- A eletrosferá é composta de elétrons (-) , partículas subatômicas de massa desprezível.
Qual a importante função dos nêutrons no núcleo atômico?
Apesar de não apresentarem carga, os nêutrons são responsáveis por diminuir a repulsão eletrostática entre os prótons, por isso, dão estabilidade ao núcleo, mantendo sua integridade.
Como ocorreu a descoberta do nêutron?
Em 1932, o físico James Chadwick realizou um experimento em que átomos do elemento químico berílio eram bombardeados por um feixe de partículas α. Com isso ele verificou que os átomos de berílio emitiam partículas sem carga elétrica e de massa praticamente igual à dos prótons. Assim, denominou essas partículas de nêutrons.
Como ocorre a distribuição eletrônica em átomos?
Quando os elétrons se distribuem na eletrosfera de um átomo, eles o fazem necessariamente em ordem crescente de energia, ou seja, sempre vão ocupar a região de menor energia disponível (estado fundamental)
Qual a diferença entre a distribuição eletrônica em ordem energética e a distribuição em ordem geométrica?
A ordem energética nos permite identificar o subnível mais energético, que é sempre o último da sequência. Para realizá-la basta seguir o diagrama de Linus Pauling e ir adicionando os elétrons um a um, preenchendos subníveis em ordem crescente de energia.
Já a ordem geométrica mostra o subnível mais externo, que também é sempre o último. Para a determinação da camada de valência, devemos reescrevê-la em ordem de camadas.
Onde a entrada ou saída de elétrons deve ocorrer na distribuição eletrônica?
Sempre na camada de valência. Por isso é necessário ficar atento ao realizar a distribuição em ordem energética, para se certificar de não estar retirando ou acrescentando elétrons de camadas que não são a mais externa (camada de valência).
Qual o processo para realizar a distribuição eletrônica de um cátion?
- Fazer a distribuição em ordem energética do elemento na sua forma neutra
- Identificar a camada de valência
- Retirar os elétrons necessários da camada de valência
Qual o processo para realizar a distribuição eletrônica de um ânion?
- Calcular a quantidade total de elétrons
- Fazer a distribuição eletrônica em ordem energética com a quantidade total de elétrons.
Quais são os quatro números quânticos?
O número quântico principal (n) é aquele que indica os níveis de energia, ou seja, a camada eletrônica em que o elétron está. As camadas eletrônicas K, L, M, N, O, P e Q em torno do núcleo atômico são representadas, respectivamente, pelos seguintes números quânticos principais 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7
-
O número quântico secundário, azimutal ou de momento angular (l) é aquele que indica os subníveis de energia, ou seja, o subnível energético a que o elétron pertence. Os subníveis de energia s, p, d e f representam, respectivamente, os seguintes números quânticos secundários 0, 1, 2 e 3
-
O número quântico magnético (m ou m1) é aquele que indica os orbitais no espaço onde os elétrons se encontram, ou seja, a região mais provável de encontrar um elétron dentro de um subnível de energia. O subnível s possui 1 orbital, que é o orbital (0) e abriga até 2 elétrons;
O subnível p possui 3 orbitais, que são os orbitais (0), (+1) e (-1) e abrigam até 6 elétrons;
O subnível d possui 5 orbitais, que são os orbitais (-2), (-1), (0), (+1) e (+2) e abrigam até 10 alétrons;
O subnível f possui 7 orbitais, que são os orbitais (-3), (-2), (-1), (0), (+1), (+2) e (+3) e abrigam até 14 elétrons.
-
O número quântico de spin (s ou mS) é aquele que indica o sentido de rotação do elétron dentro de um orbital.Um orbital abriga no máximo dois elétrons. Se a rotação do elétron é no sentido negativo, a seta que o representa está direcionada para cima e o número quântico spin é -1/2.
Em contrapartida, se o orbital de um subnível for positivo, a rotação é no sentido positivo, o qual é representado por uma seta para baixo e o número quântico spin é +1/2.
Para distribuir elétrons nos orbitais de um subnível, devemos obdecer à regra de Hund, que estabelece:
Para um átomo no estado fundamental, cada orbital de um subnível deve receber um elétron com mesmo spin, para que depois cada um desses orbitais receba o segundo elétron com spin oposto ao primeiro.
O que são átomos paramagnéticos e diamagnéticos?
Quando um átomo apresenta, em sua distribuição, um ou mais elétrons desemparelhados (orbital incompleto), é chamado de paramagnético. Átomos paramagnéticos são fracamente atraídos por um ímã, pois o campo magnético que esse elétron desemparelhado gera não é anulado.
-
Já átomos que apresentam todos os elétrons emparelhados (orbital completo), chamados diamagnéticos, são fracamente repelidos por um ímã, pois os elétrons que ocupam o mesmo orbital apresentam spins opostos, o que provoca uma compensação das forças magnéticas.
