"1º ANO" 1º BIMESTRE-2024: Química: Visão Geral, Atomicidade e Tabela Periódica
Química Visão Geral
É o ramo da ciência que estuda:
- a matéria: tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço, ou seja, tem volume;
- as transformações da matéria: Física quando ocorre mudança de estado físico: sólido-líquido-gasoso, enquanto que a Química ocorre mudança na constituição da matéria;
- a energia envolvida nessas transformações.
Atomicidade: Modelos atômicos
Habilidades Cognitivas
(EM13CNT201) Analisar e discutir modelos, teorias e leis propostas em diferentes épocas e culturas para comparar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo com as teorias científicas aceitas atualmente.
O átomo é a base da matéria que passou a ser estudado com mais atenção a partir de 1803 como veremos a seguir:
Modelo atômico de John Dalton:
Toda a matéria é formada por átomos: partículas esféricas, maciças, indivisíveis e indestrutíveis; vulgarmente representada como uma bola de bilhar.
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.
Modelo atômico de Joseph John Thomson:
Thomson foi um dos pesquisadores sobre os raios catódicos e através de seus experimentos, concluiu que estes eram formados por um feixe de partículas, estas idênticas de carga negativa, massa muito menor que a do átomo e a menor carga elétrica conhecida, denominando-a de elétron.
Isso implicava num modelo de átomo constituído por uma esfera maciça, de carga elétrica positiva, que continha elétrons nela dispersos. Esse modelo ficou conhecido como pudim de passas.
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Segundo Thomson, o número de elétrons no átomo deveria ser suficiente para anular a carga positiva da massa, sendo assim, o átomo é considerado uma partícula eletricamente neutra.
Modelo atômico de Ernest Rutherford:
O átomo seria semelhante ao sistema solar: o núcleo representado pelo Sol e a eletrosfera pelos planetas", estes girando em órbita ao redor do núcleo.
A partir de experimentos ao estudar a radioatividade, Rutherford elaborou o seu modelo atômico, que é dividido em duas partes: o núcleo (onde estão os prótons e nêutrons) e uma eletrosfera onde estão os elétrons.
A massa do átomo esta associado com o seu núcleo (prótons + nêutrons) e o volume esta limitado pela camada de valência (última camada), Caracteriziando assim as partículas subatômicas:
próton (massa correspondente a 1 e carga + );
nêutron (massa correspondente a 1 e carga nula);
elétron (massa desprezível 1/1860 e carga - ).
Modelo atômico de Rutheford-Bohr:
Bohr aprimorou o modelo atômico de Rutherford, utilizando a teoria de Max Planck, surgindo assim os seus postulados:
- Os elétrons se movem ao redor do núcleo em um número limitado de órbitas bem definidas, que são denominadas órbitas estacionárias;
- Movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia;
- Ao saltar de uma órbita estacionária para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade bem definida de energia, chamada quantum de energia (em latim, o plural de quantum e quanta). Explicando é o seguinte: o elétron que sai de uma camada mais interna para outra mais externa só o faz por ter recebido uma certa quantidade de energia, ao cesar essa energia que o mantem nessa camada mais externa ele volta para a sua camada de origem liberando nesse caminho a energia que recebeu para ir a camada mais externa, essa energia emitida chamamos de Fóton.
Atividades:
1) (Udesc) Considerando os modelos atômicos mais relevantes, dentro de uma perspectiva histórica e científica, assinale a alternativa correta.
a) Até a descoberta da radioatividade, o átomo era tido como indivisível (Dalton). O modelo que o sucedeu foi de Thomson, que propunha o átomo ser formado por uma massa carregada positivamente com os elétrons distribuídos nela.
b) No modelo de Dalton, o átomo era constituído de um núcleo carregado positivamente e uma eletrosfera. O modelo seguinte foi o de Bohr que introduziu a ideia de que os elétrons ocupam orbitais com energias definidas, este modelo se assemelha ao modelo do sistema solar.
c) No modelo atômico de Dalton, o átomo era tido como indivisível. O modelo sucessor foi o de Rutherford, no qual o átomo era constituído de um núcleo carregado negativamente e uma eletrosfera.
d) O modelo de Dalton propunha que o átomo era formado por uma massa carregada positivamente com os elétrons distribuídos nela. O modelo seguinte foi o de Rutherford, no qual o átomo era constituído de um núcleo carregado positivamente e uma eletrosfera.
e) No modelo atômico de Dalton, os elétrons ocupam orbitais com energias definidas, este modelo se assemelha ao do sistema solar. O modelo que o sucedeu foi o de Thomson, que propunha o átomo ser formado por uma massa carregada positivamente com os elétrons distribuídos nela.
2) (Udesc) A eletricidade (do grego elétron, que significa âmbar) é um fenômeno físico originado por cargas elétricas. Há dois tipos de cargas elétricas: positivas e negativas. As cargas de nomes iguais (mesmo sinal) se repelem e as de nomes distintos (sinais diferentes) se atraem. De acordo com a informação, assinale a alternativa correta.
a) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo atômico de Dalton.
b) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo atômico de Thomson.
c) Os prótons possuem carga elétrica negativa.
d) O fenômeno descrito acima não pode ser explicado utilizando-se o modelo atômico de Rutherford.
e) Os elétrons possuem carga elétrica positiva.
Identificação do átomo
O átomo e os íons são identificados pelos seus números:
número atômico (Z): é o número de prótons existentes no núcleo de um átomo, sendo ele o principal entre os demais;
zX
número de nêutrons (N): é o número de nêutrons existentes no núcleo de um átomo;
ZXA N=A-Z
número de massa (A): é a soma do número de prótons (Z) e de nêutrons (N) existentes num átomo, sendo o segundo mais importante;
AX ou XA
número de elétrons (e-): é o número de elétrons existentes na eletrosfera de um átomo, sendo este igual ao número de prótons do núcleo, sendo assim o átomo eletricamente neutro.
e- = Z
Atividades:
3) O sódio é um metal que está presente no primeiro grupo da tabela periódica. O átomo desse elemento pode ser representado por 11Na23. O número de prótons, elétrons e nêutrons desse elemento é, respectivamente:
a) 23, 23 e 11
b) 11, 23 e 12
c) 12, 12 e 11
d) 11, 11 e 12
Íons
Um átomo, em seu estado normal, é eletricamente neutro, ou seja, o número de elétrons na eletrosfera é igual ao número de prótons no núcleo, e em consequência suas cargas se anulam.
Um átomo pode, porém, ganhar ou perder elétrons da eletrosfera, sem sofrer alterações em seu núcleo, resultando daí partículas denominadas íons.
Quando um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon negativo, pois terá mais elétrons do que prótons, sendo chamado de ânion.
S + 2e --> S2-
Quando um átomo perde elétrons (por ser menos eletronegativo), ele se torna um íon positivo (indício de ter mais prótons do que elétrons), sendo chamado cátion.
Zn --> Zn2+ + 2e
Observe que, quando um átomo ganha elétrons, seu tamanho aumenta (pois a força de atração entre o núcleo "carga positiva inalterada" e a eletrosfera "carga negativa aumentada" diminui, uma vez que os prótons passam a não segurar com mesma eficiência todos os elétrons); quando ele perde elétrons, seu tamanho diminui ( pois a força de atração entre núleo e eletrosfera aumenta, uma vez que os prótons apresentando a mesma força passam a segurar menos elétrons); mas em ambos os casos sua massa praticamente não se altera, pois ela esta relacionada ao número de prótons e neutrôns que não sofrem alteração em quantidade.
Isótopos: são partículas (átomos ou íons) que apresentam em comum o mesmo número de prótons (Z), sendo átomos do mesmo elemento químico que possuem diferentes números de nêutrons e de massa.
Isótonos: são partículas (átomos ou íons) que apresentam em comum o mesmo número de nêutrons (N), sendo os números de prótons e de massas diferentes.
Isóbaros: são partículas (átomos ou íons) que apresentam em comum o mesmo número de massa (A), sendo átomos de elementos químicos diferentes mas que possuem a mesma massa.
Isoeletrônicos: são partículas (átomos ou íons) que apresentam em comum o mesmo número de elétrons (A). Veja o exemplo para isótopos e conte a quantidade de elétrons de cada átomo.
Atividades:
4) Compostos iônicos correspondem à união de átomos por ligação iônica. Neste tipo de ligação, que ocorre entre um metal e um não metal ou hidrogênio, o metal doa elétrons, formando um cátion e o outro átomo que os recebe é chamado de ânion.
Sendo assim, cátions e ânions são definidos, respectivamente, por:
a) cátions são íons de carga nula e ânions são íons carregados.
b) cátions são íons de carga negativa e ânions são íons de carga positiva.
c) cátions são íons de carga positiva e ânions são íons de carga negativa.
d) cátions são íons de ametais e ânions são íons de metais.
5) O alumínio pode formar um cátion trivalente, ou seja, apresenta valência +3. Portanto, o íon apresenta:
a) 10 prótons, 13 elétrons e 14 nêutrons.
b) 14 prótons, 13 elétrons e 10 nêutrons.
c) 13 prótons, 10 elétrons e 14 nêutrons
d) 13 prótons, 13 elétrons e 14 nêutrons.
6) (ITA) São definidas quatro espécies de átomos neutros em termos de partículas nucleares:
Átomo I – possui 18 prótons e 21 nêutrons
Átomo II – possui 19 prótons e 20 nêutrons
Átomo III – possui 20 prótons e 19 nêutrons
Átomo IV – possui 20 prótons e 20 nêutrons
Pode-se concluir que:
a) os átomos III e IV são isóbaros;
b) os átomos II e III são isoeletrônicos;
c) os átomos II e IV são isótopos;
d) os átomos II e III possuem o mesmo número de massa.
7) Têm-se os seguintes átomos e íons genéricos:
São, respectivamente, isoeletrônicos, isótopos, isóbaros, isótonos e pertencem ao mesmo elemento químico os seguintes pares:
a) B1+ e E2+ / A e D / C e F / B e E / A e D
b) B1+ + E2+ / C e F / A e D / C e B / B e D
c) A1+ + F / B e C / C e E / B e D / A e D
d) A1+ e E2+ / A e D / C e F / B e E / A e D
Tabela Periódica
Habilidades Cognitivas:
2.2.2. Localizar elementos químicos mais comuns na Tabela Periódica.
6.1.1. Identificar o símbolo dos principais elementos químicos na Tabela Periódica; relacionar suas propriedades com a sua posição na Tabela.
6.1.3. Identificar o número atômico de um elemento químico na Tabela Periódica.
A tabela periódica tem como objetivo organizar os elementos químicos, apresentando a sua ordem da esquerda para a direita de cima para baixo, através da ordem crescente dos números atômicos, além de fornecer demais informações:
Períodos ou Camadas: as sete linhas na horizontal, que estão relacionadas com o número de camadas na eletrosfera. Ex// O átomo do elemento químico Potásio (K) 4º período apresenta 4 camadas em sua eletrosfera.
Famílias ou Colunas: as 18 linhas na vertical, que estão relacionadas com o número de elétrons na última camada (camada de valência) de sua eletrosfera, sendo esta regra válida apenas para as famílias dos elementos químicos ditos de representativos.
Observação:
As fámilias 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, e 18 são referentes aos elementos representativos, também conhecidas como IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA e VIIIA respectivamente.
As famílias IA, IIA, VIA, VIIA e VIIIA recebem nomes especiais: Metais Alcalinos, Metais Alcalinos Terrosos, Calcogêneos, Halogêneos e Gases Nobres, respectivamente.
Metais: são os elementos que tendem a perder elétrons, ou seja, sofrer oxidação se transformando em íons de carga positiva, os Cátions.
Ametais: são os elementos que tendem a ganhar elétrons, ou seja, sofrer redução se transformando em íons de carga negativa, os Ânions.
Eletronegatividade
Força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação. Na tabela periódica a eletronegatividade aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita.
Essa propriedade se relaciona com o raio atômico, sendo que, quanto menor o tamanho de um átomo, maior será a força de atração sobre os elétrons.
- Quanto maior o número de níveis, maior será o tamanho do átomo;
- O átomo que apresenta maior número de prótons exerce uma maior atração sobre seus elétrons.
Energia de Ionização
Energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso: quanto maior o tamanho do átomo, menor será a energia de ionização.
- Em uma mesma família esta energia aumenta de baixo para cima;
- Em um mesmo período a Energia de Ionização aumenta da esquerda para a direita.
Afinidade eletrônica
É a energia liberada quando um átomo no estado gasoso (isolado) captura um elétron. Em uma família ou período, quanto menor o raio, maior a afinidade eletrônica.
Atividades:
8) (PUC-SP) Resolva a questão com base na análise das afirmativas abaixo.
I – A tabela periódica moderna atual está disposta em ordem crescente de massa atômica.
II – Todos os elementos que possuem 1 elétron e 2 elétrons na camada de valência são, respectivamente, metais alcalinos e metais alcalinoterrosos, desde que o número quântico principal dessa camada (n 1).
III – Em um mesmo período, os elementos apresentam o mesmo número de níveis (camadas).
IV – Em um mesmo grupo (família), os elementos apresentam o mesmo número de níveis (camadas).
Conclui-se que, com relação à tabela periódica atual dos elementos químicos, estão corretas:
a) I e IV (apenas).
b) I e II (apenas).
c) II e III (apenas).
d) II e IV (apenas).
e) III e IV (apenas).
9) (UFC) Um átomo x tem um próton a mais que um átomo y. Com base nessa informação, determine a afirmativa correta.
a) Se y for alcalino-terroso, x será metal alcalino.
b) Se y for um gás nobre, x será um halogênio.
c) Se y for um metal de transição, x será um gás nobre.
d) Se y for um gás nobre, x será metal alcalino.
e) x está localizado no mesmo período antes do átomo y, na tabela periódica.
10) (UFOP) Eletronegatividade é uma propriedade periódica importante. Em relação a essa propriedade, assinale a afirmativa CORRETA:
a) O frâncio (Fr) é o mais eletronegativo de todos os elementos.
b) O flúor (F) é o menos eletronegativo de todos os elementos.
c) O sódio (Na) é o mais eletronegativo de todos os elementos.
d) O carbono (C) é mais eletronegativo que o silício (Si).
e) O potássio (K) é mais eletronegativo que o cálcio (Ca).
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