MODELOS ATOMICOS

•       Sabemos que matéria é tudo que ocupa lugar no espaço e que uma porção (pedaço) limitada da matéria denomina-se corpo. Os corpos, quando manufaturados para servir de utensílios ao homem, formam os objetos.

•       Sabemos também que tanto a matéria, o corpo como o objeto é formado de diferentes espécies de substâncias e estas, por minúsculas partículas básicas, denominadas átomos.

•       Este conceito é o que chamamos de teoria atômica, ou seja: “a matéria é constituída de átomos”.

•       Ao longo da história os estudos da constituição da matéria sofreu muitas alterações devido as teoria e modelos atômicos criados para explicar sua constituição.

Primeiras ideias sobre átomo

•       Leucipo e Demócrito, filósofos gregos que viveram entre os séculos IV e V a. C., criaram o conceito de átomo.

•       Eles acreditavam que o universo era constituído por partículas indivisíveis, eternas e indestrutíveis, que estão em movimento no vazio.

•        Átomos de um elemento diferiam de átomos de outro elemento na forma, no tamanho e no movimento, o que conferia propriedades características a cada elemento.

A evolução dos modelos atômicos

Modelo atômico de Dalton (Modelo Bola de Bilhar)

•       John Dalton, brilhante cientista inglês, através de experimentos, deu uma visão científica à ideia do átomo criada pelos antigos filósofos gregos.

•         Dalton propôs que a matéria era formada por partículas distintas, denominadas átomos. Ele concebia os átomos como esferas maciças, indivisíveis e indestrutíveis.

Dalton admitiu que a matéria era constituída por pequenas esferas maciças indivisíveis — os átomos

O modelo atômico elaborado por Dalton pode ser resumido da seguinte maneira:

•       Toda a matéria é formada por átomos, partículas esféricas, maciças indivisíveis e indestrutíveis;

•       Existe um tipo de átomo para cada elemento;

•       Átomos de um mesmo elemento são iguais entre si;

•       Átomos de elementos distintos diferem quanto à massa;

•       Os átomos podem se unir entre si formando “átomos complexos”;

•       Uma reação química nada mais é do que a união e separação de átomos.

A descoberta do elétron

•       O elétron é uma partícula que possui carga negativa e que ele pode ser encontrado nos átomos que constituem toda e qualquer substância;

•       A descoberta dessa partícula é relativamente recente, ocorreu no final do século XIX e foi resultado dos trabalhos desenvolvidos pelo físico inglês J. J. Thomson;

•       Quando ele se interessou pela pesquisa da natureza e propriedades de certas radiações, as quais na época eram conhecidas com a denominação de raios catódicos.

Modelo atômico de Thomson

•       Em 1903, o cientista inglês Joseph J. Thomson, baseado em experiências realizadas com gases e que mostraram que a matéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas, modificou o modelo atômico de Dalton.

•       Segundo Thomson, o átomo seria uma esfera maciça e positiva com as cargas negativas distribuídas, ao acaso, na esfera. A quantidade de cargas positivas e negativas seriam iguais e dessa forma o átomo seria eletricamente neutro. O modelo proposto por Thomson ficou conhecido como "pudim com passas"

 Modelo atômico de Rutherford

•       A descoberta da radioatividade é considerada importantíssima para a evolução do pensamento cientifico do final do século XIX.

•       Pode se dizer de maneira simples que radioatividade é a emissão espontânea de radiação invisível e de alta energia pela matéria. Há vários tipos de radiação, porém os mais comuns são a radiação alfa, beta e gama.

•       Em 1911, o neozelandês Ernest Rutherford realizou uma importante experiência.

•       Ele pegou um pedaço do metal polônio (Po) que emite partículas alfa (α) e colocou em uma caixa de chumbo com um pequeno orifício. As partículas alfa atravessavam outras placas de chumbo através de orifícios no seu centro. Depois atravessavam uma lâmina muito fina ouro. Rutherford adaptou um anteparo móvel com sulfeto de zinco para registrar o caminho percorrido pelas partículas.

•       Ele concluiu que o átomo não era uma esfera positiva com elétrons mergulhados nesta esfera. Concluiu que:

•       o átomo é um enorme vazio;

•       o átomo tem um núcleo muito pequeno;

•       o átomo tem núcleo positivo(+), já que partículas alfa desviavam algumas vezes;

•       os elétrons estão ao redor do núcleo (na eletrosfera) para equilibrar as cargas positivas.

•       O modelo atômico de Rutherford sugeriu então, um átomo com órbitas circulares dos elétrons em volta do núcleo. Comparou o átomo com o Sistema Solar, onde os elétrons seriam os planetas e o núcleo seria o Sol.

•       A experiência de Rutherford mostrou que no núcleo atômico além do próton deveria existir uma outra partícula. Esta foi descoberta em 1932 pelo cientista inglês James Chadwick e recebeu o nome de nêutron.

 Modelo atômico de Bohr

•       Este físico dinamarquês propôs um aperfeiçoamento do modelo de Rutherford, baseado nos conhecimentos e conceitos da Teoria Quântica e com sustentação experimental em eletroscopia, ele postulou que:

•       Os elétrons descrevem órbitas circulares (camadas) bem definidas, ao redor do núcleo, tendo cada órbita uma energia constante e sendo maior, quanto mais afastado do núcleo for a camada;

•       Os elétrons quando absorvem energia “pulam” para uma camada superior (afastada do núcleo) e quando voltam para o seu nível de energia original liberam a energia recebida, na forma de onda eletromagnética (luz);

 •       As camadas, orbitais ou níveis de energia foram denominadas K, L, M, N, O, P e Q.

•      Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Nível de energia	Camada	Número máximo de elétrons
1º	K	2
2º	L	8
3º	M	18
4º	N	32
5º	O	32
6º	P	18
7º	Q	2 (alguns autores admitem até 8)

Constituição do átomo

Núcleo - região constituída basicamente por dois tipos de partículas.

-          prótons (apresentam massa e dotadas de carga elétrica positiva).

-          nêutrons (apresentam massa praticamente igual a do prótons e possuem carga elétrica nula).

Eletrosfera - região constituída pelos elétrons.

-          elétrons são partículas que apresentam massa extremamente reduzida, dotadas de carga elétrica negativa e de valor absoluto igual a dos prótons.

Partículas Fundamentais do Átomo

partícula           carga relativa        massa  relativa      

próton                   +1                                          1

nêutron                  0                                          1

elétron                 -1                                     1/1836

•       Todo o átomo é eletricamente neutro, ou seja, o número de prótons é igual ao número de elétrons.    

•       É possível, porém, eletrizar um corpo...

•       Se o número de elétrons for maior que o número de prótons dizemos que o corpo estará carregado negativamente; se o número de elétrons for menor que o número de prótons dizemos que o corpo estará eletrizado positivamente. 

•       OBS.: O núcleo de um átomo, de um elemento químico, nunca sofre alteração em seu número de prótons.

Uma característica importante do núcleo é que ele determina o tipo químico do elemento que representa, por causa do número de prótons que contém.

ELEMENTOS QUÍMICOS

É o conjunto de átomos que possuem o mesmo número atômico.

Os elementos químicos são representados por símbolos, que podem ser constituído por uma ou duas letras.

O símbolo do elemento é constituído por uma única letra, esta deve ser maiúscula. Se for constituída por duas letras, a primeira é maiúscula e a segunda minúscula.

NÚMERO ATÔMICO (Z)

Os diferentes tipos de átomos (elementos químicos) são identificados pela quantidade de prótons (P) que possui. Esta quantidade de prótons recebe o nome de número atômico e é representado pela letra Z.

 Z = P

Verifica-se que em um átomo o n.º de prótons é igual ao n.º de elétrons (E), isto faz com que esta partícula seja um sistema eletricamente neutro.

P = E

NÚMERO DE MASSA (A)

Outra grandeza muito importante nos átomos é o seu número de massa (A), que corresponde à soma do número de prótons (Z ou P) com o n.º de nêutrons (N).

A = Z + N

Com esta mesma expressão poderemos, também calcular o n.º atômico e o n.º de nêutrons do átomo.

Z = A - N e N = A – Z

NOTAÇÃO GERAL DO ELEMENTO QUÍMICO

É comum usarmos uma notação geral para representá-lo. Nesta notação encontraremos, além do símbolo, o n.º atômico (Z) e o n.º de massa (A).

_zE^A

O n.º de massa poderá ficar no lado superior esquerdo do símbolo.

Exemplo: ₈₀Hg²⁰¹

Isto indica que o átomo de Mercúrio possui número de massa 201, número atômico 80, possui ainda 80 prótons, 80 elétrons e 121 nêutrons.

COMPARANDO ÁTOMOS

Comparando-se dois ou mais átomos, podemos observar algumas semelhanças entre eles. A depender da semelhança, teremos para esta relação uma denominação especial.

ISÓTOPOS

É quando os átomos comparados possuem mesmo n.º atômico e diferente número de massa.

Neste caso, os átomos são de mesmo elemento químico e apresentam também números de nêutrons diferentes.

isótopos do hidrogênio recebem nomes especiais

Prótio  ₁H¹                    

Deutério    ₁H²                               

trítio  ₁H³

Os demais isótopos são identificados pelo nome do elemento químico seguido do seu respectivo n.º de massa, inclusive os isótopos do hidrogênio.

₆C¹², ₆C¹³, ₆C¹⁴ (isótopos do carbono).

Átomos isótopos pertencem ao mesmo elemento químico.

ISÓBAROS 

São átomos de diferentes números de próton, mas que possuem o mesmo número de massa (A). Assim, são átomos de elementos químicos diferentes, mas que têm mesma massa, já que um maior número de prótons será compensado por um menor número de nêutrons, e assim por diante. Desse modo, terão propriedades físicas e químicas diferentes.

₆C¹⁴       ₇N¹⁴

ISÓTONOS

 São átomos de diferentes números de prótons e de massa, mas que possuem mesmo número de nêutrons. Ou seja, são elementos diferentes, com propriedades físicas e químicas diferentes.

ELETROSFERA DO ÁTOMO

Em torno do núcleo do átomo temos uma região denominada de eletrosfera que é dividida em 7 partes chamada camadas eletrônicas ou níveis de energia.

Do núcleo para fora estas camadas são representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

Em cada camada poderemos encontrar um número máximo de elétrons, que são:

CAMADA	K	L	M	N	O	P	Q
NÍVEL	01	02	03	04	05	06	07
Nº MAX. ELÉTRONS	2	8	18	32	32	18	2

Os elétrons de um átomo são colocados, inicialmente, nas camadas mais próximas do núcleo.

Exemplos:

O átomo de sódio possui 11 elétrons, assim distribuídos:

K = 2; L = 8; M = 1.

O átomo de bromo possui 35 elétrons, assim distribuídos:

K = 2; L = 8; M = 18; N = 7

Verifica-se que a última camada de um átomo não pode ter mais de 8 elétrons. Quando isto

ocorrer, devemos colocar na mesma camada, 8 ou 18 elétrons (aquele que for Imediatamente inferior ao valor cancelado) e, o restante na camada seguinte.

Exemplos:

O átomo de cálcio tem 20 elétrons, inicialmente, assim distribuídos:

K = 2; L = 8; M = 10

Como na última camada temos 10 elétrons, devemos colocar 8 elétrons e 2 elétrons irão para a camada N.

K = 2; L = 8; M = 8; N = 2

ÍONS

Um átomo pode perder ou ganhar elétrons para se tornar estável (detalhes em ligações químicas), nestes casos, será obtida uma estrutura com carga elétrica chamada íon.

Quando o átomo perde elétrons o íon terá carga positiva e será chamado de CÁTION e, quando o átomo ganha elétrons o íon terá carga negativa e é denominado ÂNION.

Assim:

Fe³⁺ é um cátion e o átomo de ferro perdeu 3 elétrons para produzi-lo

O^2- é um ânion e o átomo de oxigênio ganhou 2 elétrons para produzi-lo