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Estrutura Atómica
Maria do Anjo Albuquerque
A palavra átomo, vem da palavra grega
atomus, que significa indivisível.
A ideia do átomo foi estabelecida pela
primeira vez por Demócrito em 530 a.C.
Em 1808, um professor e cientista inglês
chamado John Dalton propôs a teoria
atómica moderna.
Podemos ver os átomos?
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O que é?
Como é constituído?
(Modelos atómicos)
É divisível ou indivisível?
(Modelos atómicos)
Quando se liga dá origem a quê?
Átomo
Podemos vê-lo?
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Será que podemos ver os átomos?
Os átomos não são visíveis ao microscópio normal nem ao microscópio eletrónico.
O suíço Heinrich Rohrer e o alemão Gerd Binnig ganharam o Prémio Nobel de Física de 1986 pela
invenção em 1981 do STM (Scanning Tunneling Microscope).
Imagem STM de uma superfície de platina onde se
observa as linhas regulares de átomos de platina.
O microscópico permite obter imagens de átomos e moléculas, utilizando-se uma agulha microscópica na
qual se aplica uma tensão elétrica. A imagem é formada por análise da variação da corrente entre a agulha e
a superfície que se quer fotografar, quando a agulha desliza sobre esta superfície. Essa tecnologia permite
medir as propriedades físicas dos objetos analisados e estudar as forças entre moléculas e átomos, e
observar as estruturas em escala atómica.
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Como evoluiram as ideias sobre a constituição do
átomo ao longo dos anos?
Modelo atómico
de Dalton
No início do século XIX John Dalton ainda defendia, tal
como durante muitos séculos se defendeu, que os átomos
eram corpúsculos indivisíveis e indestrutíveis.
Modelo de Dalton John Dalton
(1766-1844)
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Experiências com raios catódicos
Nos finais do séc XIX
experiencias realizadas
com tubos de descarga
revolucionaram o mundo
científico.
Ao aplicar aos terminais de um
tubo de descarga (com um gás
rarefeito) uma grande d.d.p.
observa-se uma fluorescência
sempre de cor verde qualquer
que seja o gás e o material dos
electrodos.
(-)
(+)
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Modelo de Thomson
Os átomos seriam constituídos por partículas negativas – electrões
uniformemente distribuídos numa massa de carga positiva.
Modelo de Thomson Joseph Thomson
(1856-1940)
O eletrão foi proposto como
partícula subatómica por
Joseph John Thomson em 1897
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Experiências com partículas alfa ()
- as partículas α, na sua maioria, atravessavam a lâmina
de ouro sem sofrer desvio.
- partículas α, em número muito menor, eram desviadas
chegando mesmo a voltar para trás.
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Modelo atómico
de Rutherford
A experiencia com partículas permitiu concluir:
- A maior parte do átomo seria espaço vazio, por isso, muitas
partículas α atravessavam a lâmina sem se desviarem.
- No interior do átomo, haveria uma zona central muito pequena,
com carga positiva, onde estaria concentrada toda a sua massa.
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Modelo de Rutherford Ernest Rutherford
(1871-1937)
Nobel da Química em 1908
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- Os eletrões movem-se à volta do núcleo em órbitas circulares;
- A cada órbita corresponde um determinado valor de energia.
- Os eletrões com mais energia movem-se em órbitas mais
afastadas do núcleo e os que têm menos energia movem-se em
órbitas mais próximas do núcleo.
- O nº de electrões em cada nível de energia é dado por: 2×n2
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Modelo de Bohr
Em 1913 Niels Bohr completou o
modelo de Rutherford com as
seguintes ideias:
Modelo de Bohr
Niels Bohr
(1885-1962)
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Átomos com mais protões são maiores e têm mais massa.
Átomos na mesma coluna têm o mesmo nº de electrões na última
camada.
O número atómico, aumenta da esquerda para a direita e de cima
para baixo.
Concluíndo
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Modelo da nuvem eletrónica
Átomo
Núcleo
Responsável pela massa do átomo.
Protões
(Carga positiva)
Neutrões
(Sem carga)
Nuvem eletrónica
Responsável pelo tamanho do átomo.
Eletrões
(Carga negativa)
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concluíndo
Átomo (Partícula neutra – não tem carga elétrica)
Núcleo
(Carga elétrica positiva)
Neutrões
(Não têm carga elétrica)
Protões
(carga elétrica positiva)
Eletrões
(Carga elétrica negativa)
nº protões
=
nº eletrões
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Características das partículas que constituem o átomo
Os protões e os neutrões não são partículas indivisíveis.
No seu interior existem os quarks.
No interior dos protões há 2 quarks up e 1 quark down;
No interior dos neutrões há 1 quarks up e 2 quark down;
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Dimensões: do átomo aos quarks
Os eletrões estão em constante movimento em torno do núcleo;
Os protões e os neutrões vibram dentro do núcleo;
Os quarks vibram dentro dos protões e neutrões.
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Segundo o Modelo Padrão, os quarks ocorrem em seis tipos na natureza: "top", "bottom",
"charm", "strange", "up" e "down". Os dois últimos formam os protões e neutrões, enquanto os
quatro primeiros são formados em hadrões instáveis em aceleradores de partículas.
Standard Model Modelo Padrão
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concluíndo
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O
O que
carateriza?
Número
atómico…
O que é?
Como o
calculamos?
Como se
representa?
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Átomos de elementos diferentes têm
número atómico diferente, isto é, têm
diferente número de protões. Maria do Anjo Albuquerque
NÚMERO ATóMICO
Número atómico = nº de protões
Identifica o elemento
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Número atómico (Z)
e número de massa (A)
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Representação de átomos
Podes representar qualquer átomo associando ao símbolo químico
do elemento o seu número atómico e o seu número de massa:
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Número atómico (Z)
e número de massa (A)
•Z = 17
Quantos protões?
•e = 17
Quantos eletrões?
•N = 18 Quantos neutrões?
•A = 35 Qual é o número de massa?
A = Z + N
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O
Em que podem
diferir?
Os átomos do
mesmo
elemento são
todos iguais?
Como se
designam? Existe a
mesma % de
cada um deles?
Como se
representam?
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Isótopos de um elemento
Isótopos - São átomos do mesmo elemento
que diferem no nº de neutrões logo diferem
no nº de massa.
Características dos isótopos:
Têm o mesmo nº de protões, isto é, o
mesmo nº atómico (Z);
Têm diferente nº de neutrões (N), pelo que
também têm diferente nº de massa (A)
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Isótopos naturais
e a sua abundância
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Isótopos do elemento Hidrogénio
São do mesmo elementos porque têm igual número atómico mas são
isótopos porque têm diferente nº de neutrões, logo diferem no nº de massa.
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Isótopos do lítio
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Isótopos do elemento Carbono
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Isótopos do elemento cloro
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Isóbaros e Isótonos?
São átomos de diferentes elementos
químicos e, portanto, de diferentes
números atómicos (Z), mas que
apresentam o mesmo número de
massa (A).
São átomos que diferem no
número atómico (número de
protões) e no número de
massa, porém apresentam o
mesmo número de neutrões.
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O que é?
Como é constituído?
É divisível ou indivisível? Quando se liga dá origem a
quê?
ião
Podemos vê-lo?
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IÃO - é uma partícula com carga eléctrica que
se forma quando um átomo perde ou ganha um
ou mais electrões (-).
Um átomo que capta 1 ou + electrões (-) transforma-se num
ião negativo ou ANIÃO.
Um átomo que perde 1 ou mais electrões (-)
transforma-se num ião positivo ou
CATIÃO.
Ião ?
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Representação de Iões
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e- ião positivo
Formação de iões
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Ião
positivo Ião
negativo
átomo de sódio átomo de cloro
ião sódio ião cloreto
cloreto de sódio
Iões positivos e negativos
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Ião positivo ou negativo?
ião positivo ião negativo
6 protões
5 eletrões 6 protões
7 eletrões
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9 protões
9 eletrões
9 protões
10 eletrões capta um
eletrão
Átomo /Ião
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ANIÃO – ex: ião fluoreto
Número atómico (Z)
e número de massa (A)
• Z = 9
Quantos protões?
• e = 10
Quantos eletrões?
• N = 10 Quantos neutrões?
• A = 19
Qual o número
de massa?
A = Z + N
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CATIÃO – ex: ião magnésio
Número atómico (Z)
e número de massa (A)
• Z = 12
Quantos protões?
• e = 10
Quantos eletrões?
• N = 12 Quantos neutrões?
• A = 24
Qual o número
de massa?
A = Z + N
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Têm todos o mesmo tamanho?
O que têm em comum os diferentes átomos?
Em que diferem uns dos outros?
Podemos saber a sua massa?
Átomos
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Os átomos têm todos o mesmo tamanho?
Qual é a sua ordem de grandeza?
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Os átomos têm todos a mesma massa?
Como poderemos determinar a sua massa?
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•Como poderemos determinar a massa dos átomos?
•Precisamos de um padrão para medir a massa dos átomos?
•Qual é esse padrão de unidade de massa atómica?
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Como se distribuem os eletrões pela nuvem
eletrónica?
Ao acaso à volta do núcleo ou a sua
distribuição
obedece a uma dada ordem?
Podem estar todos na mesma zona do espaço?
Podem estar todos à mesma distância do
núcleo?
Distribuição eletrónica
O que é?
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Distribuição eletrónica
O número máximo de eletrões em cada
nível é dado pela expressão:
No último nível, qualquer que ele seja, o nº máximo de eletrões é 8.
Os eletrões da nuvem eletrónica dos átomos não têm todos a mesma
energia: distribuem-se por níveis de energia. Cada nível só pode ter
um determinado número de eletrões.
Nível Nº máximo
de eletrões
1º 2
2º 8
3º 18
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A distribuição eletrónica dos átomos de
flúor no estado de menor energia é:
O flúor tem 7 eletrões de valência,
isto é, 7 eletrões na última camada.
2 - 7
eletrões do
1º nível
eletrões do
2º nível
Os átomos de fluor têm 9 eletrões
distribuídos por dois níveis de energia.
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A distribuição electrónica dos átomos de
magnésio no estado de mais baixa energia é:
O magnésio tem 2 eletrões de
valência, isto é, 2 eletrões na
última camada.
O átomo de magnésio tem
12 eletrões distribuídos por
três níveis de energia
eletrões do
1º nível
eletrões do
2º nível
eletrões do
3º nível
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O potássio tem 1 eletrão de
valência , isto é, 1 eletrão na
última camada.
O átomo de potássio tem
19 eletrões distribuídos por
quatro níveis de energia.
A distribuição eletrónica dos átomos de
potássio no estado de menor energia é:
eletrões do
1º nível
eletrões do
2º nível
eletrões do
3º nível
eletrões do
4º nível
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Distribuição electrónica - átomo /catião
Os átomos com poucos eletrões de
valência têm tendência a perdê-los
originando iões positivos.
2 eletrões
de valência
8 eletrões
de valência
12 protões
12 eletrões
12 protões
10 eletrões
ÁTOMO
nº protões = nº eletrões
IÃO POSITIVO
nº protões > nº eletrões
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Distribuição electrónica - átomo /anião
Os átomos com bastantes eletrões de
valência têm tendência a captar eletrões
originando iões negativos.
9 protões
9 eletrões
9 protões
10 eletrões
7 eletrões de
valência
8 eletrões de
valência
ÁTOMO
nº protões = nº eletrões
IÃO NEGATIVO
nº protões < nº eletrões
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Têm tendência a perder um eletrão para que na
última camada fique com 8 eletrões de valência o
que confere uma grande estabilidade à espécie
que se forma – ião monopositivo.
Estabilidade dos iões: monopositivos
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Estabilidade dos iões: mononegativos
Têm tendência a ganhar um eletrão para que na
última camada fique com 8 eletrões de valência o
que confere uma grande estabilidade à espécie
que se forma – ião mononegativo.
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Exercício -1
A – Os eletrões dos átomos distribuem-se por níveis de energia.
B – O número máximo de eletrões num nível de energia n, calcula-se pela
expressão: 2×n2.
C – O número máximo de eletrões no último nível de energia é oito.
D – Os eletrões do último nível de energia chamam-se eletrões de valência.
E – Os átomos transformam-se em iões quando ganham ou perdem eletrões.
F – átomos com menos de quatro eletrões de valência perdem eletrões e
originam iões positivos.
G – átomos com mais de quatro eletrões de valência captam eletrões e originam
iões negativos.
Completa os espaços em branco.
Ficha de atividade 19
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a) Preenche corretamente a tabela seguinte:
b) Faz a distribuição eletrónica dos seguintes elementos:
Símbolo do átomo Distribuição eletrónica
do átomo
Símbolo do ião
mais provável
Distribuição
eletrónica do ião
mais provável
11Na 2;8;1 Na+ 2;8
8O 2;6 O-2 2;8
17Cl 2; 8;7 Cl- 2;8;8
13Al 2;8;3 Al+3 2;8
Átomo
Símbolo
do
elemento
Nº de
eletrões
Carga
total dos
eletrões
Carga do
núcleo
Nº de
protões
F 9 -9 +9 9
Mg 12 -12 +12 12
Ficha de atividade 19 Exercício -2
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Completa o quadro a partir das informação nele indicadas
Exercício -4
Exercício -3
A distribuição eletrónica dos átomos de alumínio (Al) é: 2 – 8 – 3.
Com base nesta informação, completa corretamente as frases A e B.
A – Os átomos de alumínio possuem treze eletrões distribuídos por três níveis
de energia.
B – No primeiro nível de energia há dois eletrões. No último nível há três
eletrões que se designam por eletrões de valência.
Ficha de atividade 19
Representação
simbólica do
átomo
nº de
protões
do átomo
nº de
eletrões
do átomo
Distribuição
eletrónica
do átomo
nº eletrões
valência
do átomo
Carga do
ião que tem
tendência a
formar
Distribui.
eletrónica
do ião
Represent.
simbólica
do ião
3Li 3 3 2 – 1 1 +1 2 Li+
16S 16 16 2 – 8 – 6 6 -2 2 – 8 – 8 S-2
9F 9 9 2 – 7 7 -1 2 – 8 F-
20Ca 20 20 2 – 8 – 8 – 2 2 +2 2 – 8 – 8 Ca2+
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Exercício -5 Ficha de atividade 19
Os átomos de sódio, Na, têm 11 eletrões na nuvem eletrónica.
1. Indica:
1.1. Quantos protões têm os átomos de sódio; (R:11)
1.2. Qual é a carga do núcleo; (R: +11)
1.3. Qual é a carga da nuvem eletrónica. (R: -11)
2. Escreve a distribuição eletrónica dos átomos de sódio. (R: 2 – 8 – 1)
3. “Os átomos de sódio têm tendência para se transformarem em iões de
carga +1.”
3.1. Explica por que motivo esta afirmação é verdadeira.(R: porque só
têm um eletrão de valência).
3.2. Representa simbolicamente um ião resultante de um átomo de sódio.
(R: Na+)
Exercício -6
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Considera os átomos cuja constituição se encontra na tabela ao lado.
1.1. Carateriza cada um desses átomos pelo par de números (Z; A).
1.2. Explica porque é verdadeira a afirmação. “Os átomos X, Y e W são de
elementos diferentes”.
Átomo
nº de
protões
nº de
neutrões
nº de
eletrões
X 4 5 4
Y 9 8 9
W 10 8 10
Exercício -7
Ficha de atividade 19
1.2. Os átomos X, Y e W são de elementos diferentes porque têm
números atómicos diferentes.
1.1.
Resposta às questões:
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Exercício -8
, são representações de dois isótopos do oxigénio.
1. Indica por que motivo estas representações correspondem a isótopos.
2. Indica quantos protões, neutrões e eletrões tem o isótopo de maior massa.
3. Representa simbolicamente os iões que estes átomos de oxigénio têm
tendência a formar, evidenciando os respetivos números atómico e de massa.
Ficha de atividade 19
Resposta às questões:
1. Porque ambas têm número atómico igual a oito.
2. O isótopo de maior massa tem oito protões, oito eletrões e10
neutrões.
3.