Aula Virtual Sobre Estrutura Atômica

Para iniciarmos nossa aula, vamos falar a cerca da descoberta do átomo  Acompanho no conteúdo a seguir:

A constituição da matéria é motivo de muita curiosidade entre os povos antigos. Filósofos buscam há tempos a constituição dos materiais. Ao desenrolar da história, diversos cientistas e estudiosos tentaram definir o átomo quanto a sua forma, dando origem a diversas teorias sobre sua constituição física. Surgiram, então, os modelos atômicos.

Este é o modelo atômico atual.

Mas vamos falar detalhadamente sobre cada um dos modelos:

Modelo de Dalton (bola de bilhar) - 1803

Para John Dalton, a teoria de Leucipo e Demócrito era bastante coerente. Segundo este modelo, os átomos eram as menores partículas possíveis, assumiam formas esféricas e possuíam massa semelhante caso fossem correspondentes ao mesmo elemento químico.

Modelo de Thomson (pudim de passas) – 1897

Através da descoberta do elétron (partícula constituinte do átomo com carga elétrica  negativa), o modelo de Dalton ficou defasado. 

Assim, com os estudos de Thomson, um novo modelo foi idealizado.De acordo com este novo modelo, o átomo era uma esfera maciça de carga elétrica positiva incrustada com elétrons. Tornando-se assim eletricamente neutro.

Pudim de passas para Thonsom (muitos se perguntam o que esse modelo tem a ver com pudim, ai esta a explicação, o pudim na região de Thonson era parecido com nosso panetone.)

Vamos abrir um parenteses e entender mais sobre como Thonson shegou a essa conclusão!

RAIOS CATÓDICOS E OS ELÉTRONS

Em 1859 descobriu-se os raios catódicos. Surgiam então, técnicas mais controladas no estudo de passagem de corrente, com a substituição de líquidos por gases a baixa pressão. Se em um tubo fechado (ampola de vidro), contendo dois eletrodos e tendo uma das paredes revestidas com o elemento químico fósforo, for feito vácuo, ao se aplicar uma diferença de potencial elétrico entre os eletrodos, aparecerá uma fluorescência. Esta fluorescência é causada pelos raios catódicos.

Mas John Thomson se debatia quanto à questão:

Raios catódicos são partículas carregadas ou são ondas no éter?

Os experimentos de Thomson foram realizados tendo como "pano de fundo" a controvérsia da natureza dos raios catódicos e todo o seu estudo foi realizado para esclarecer esta dúvida.     

 Em 1897, Thomson decidiu medir a razão carga/massa dos raios catódicos para identificar se os raios catódicos eram íons (se a razão carga/massa não fosse constante) ou se eram uma partícula carregada universal (se a razão carga/massa fosse constante para todos os gases).

Thomson, em sua famosa experiência de 1897, utilizando um tubo de raios catódicos para aplicar simultaneamente campos elétricos e magnéticos aos raios, comprovou que os raios catódicos se comportavam como partículas negativamente carregadas. Equilibrando o efeito do campo elétrico e o do campo magnético, e com as leis básicas da eletricidade e do magnetismo, Thomson pôde calcular a razão entre a carga e a massa das partículas no feixe. Demonstrou que a razão numérica entre carga elétrica (e) e massa (m) - em unidades do Sistema Internacional (SI), Coulomb (C) para a carga e quilograma (Kg) para a massa - era da ordem de 1,7 x 10¹¹ para todas as substâncias por ele investigadas. Assim, concluiu que os raios catódicos eram constituídos por partículas carregadas e que essas partículas (depois chamadas de elétrons) eram universais, ou seja, eram as mesmas, qualquer que fosse a substância investigada.

Voltando para os modelos...

Modelo de Rutherford-Bohr (sistema planetário) – 

1908/1910

Rutherford ao bombardear partículas alfa sobre uma lâmina de ouro percebeu que a maioria atravessava a lâmina. Enquanto que uma menor parte sofria pequeno desvio, e uma parte ínfima sofria grande desvio contrário à trajetória.

Para entender melhor sobre esta experiencia vamos abrir um parenteses e falar sobre a radioatividade.

RADIOATIVIDADE E ESTRUTURA DO ÁTOMO

O fenômeno da radioatividade chamou a atenção de inúmeros cientistas, dentre eles o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937). Ele realizou um experimento em que um feixe de partículas alfa foi submetido a um campo elétrico. Rutherford observou ao final do experimento que esta radiação seria formada por partículas positivas, uma vez que era atraída pelo polo negativo.

Ele descobriu também que havia partículas negativas que eram atraídas pelo polo positivo; estas eram as partículas beta. Além disso, esta radiação tinha um poder de penetração maior que o da radiação alfa.

No entanto, havia uma das emissões radioativas, a gama, que não era atraída por nenhum dos polos. Esta é ainda mais energética que as outras radiações. Concluiu-se, portanto, que a radiação gama não é constituída de partículas, mas, assim como o raio X, ela seria formada por ondas eletromagnéticas, além de não possuir carga nem massa. Por não ter carga, essa radiação não sofre interferência no campo elétrico.

Com o seguinte vídeo poderemos assimilar melhor esta parte da matéria.

Ok! Agora que aprendemos um pouco sobre a radioatividade, vamos dar continuidade ao assunto dos modelos... porque ainda havia um enigma: De acordo com a teoria das ondas eletromagnéticas, os elétrons ao girarem em torno do núcleo perderiam gradualmente energia, começariam a descrever um movimento helicoidal, e simplesmente cairiam no núcleo. Mas, como isso pode acontecer se os átomos são estruturas estáveis?

Foi exatamente nisso que Bohr pensou, desenvolvendo uma nova teoria.

Este foi o modelo de Rutherford.

Dois anos após Rutherford ter exposto o seu modelo atômico, Niels Bohr o aperfeiçoou. A teoria de Bohr pode ser fundamentada no seguinte postulado:

Os elétrons descrevem, ao redor do núcleo, órbitas circulares com energia fixa e determinada. Sendo denominadas órbitas estacionárias;

Modelo de Rutherfor-bohr (atual)

Agora, assistam ao vídeo que auxiliará em todo conteúdo de forma divertida e resumida.

Estrutura de um Átomo

Assistam ao seguinte vídeo para introdução do assunto.

Os átomos são compostos de, pelo menos, um próton e um elétron. Podendo apresentar nêutrons .

Elétrons – Os elétrons são partículas de massa muito pequena (cerca de 1840 vezes menor que a massa do próton. Ou aproximadamente 9,1.10^-28g) dotados de carga elétrica negativa: -1,6.10^-19C. Movem-se muito rapidamente ao redor do núcleo atômico, gerando campos eletromagnéticos.

Prótons – Os prótons são partículas que, junto aos nêutrons, formam o núcleo atômico. Possuem carga positiva de mesmo valor absoluto que a carga dos elétrons; assim, um próton e um elétron tendem a se atrair eletricamente.

Nêutrons – Os nêutrons, junto aos prótons, formam o núcleo atômico. E, como possuem massa bastante parecida, perfazem 99,9% de toda a massa do átomo. Possuem carga elétrica nula (resultante das sub-partículas que os compõem), e são dispostos estrategicamente no núcleo de modo a estabilizá-lo: uma vez que dois prótons repelem-se mutuamente, a adição de um nêutron (princípio da fissão nuclear) causa instabilidade elétrica e o átomo se rompe.

Os elétrons estão dispostos em 8 camadas que constituem a eletrosfera. Para cada camada, determinado número de subníveis (orbitais) são preenchidos. A mais externa é chamada camada de valência, sendo também a mais energética. 

Agora para completar segue alguns exercício para se praticar o que aprendeu:

Exercícios

01 - Uma importante contribuição do modelo de Rutherford foi considerar o átomo constituído de:

a) elétrons mergulhados numa massa homogênea de carga positiva.

b) uma estrutura altamente compactada de prótons e elétrons.

c) um núcleo de massa desprezível comparada com a massa do elétron.

d) uma região central com carga negativa chamada núcleo.

e) um núcleo muito pequeno de carga positiva, cercada por elétrons.
 

02 - Relacione as características atômicas com os cientistas que as propôs:

I. Dalton

II. Thomson

III. Rutherford

(   ) Seu modelo atômico era semelhante a um “pudim de passas”.
(   ) Seu modelo atômico era semelhante a uma bola de bilhar.
(   ) Criou um modelo para o átomo semelhante ao “Sistema solar”.

03 – (PUC-SP) A notação  ⁵⁶₂₆Fe indica 

a) 26 átomos de ferro de número de massa 56.
b) 26 átomos grama de ferro de número de massa 56.
c) Um isóbaro de ferro de número de massa 56.
d) Um isótono de ferro de número de massa 56.
e) Isótopo de ferro de número de massa 56.


04 - Um átomo de número atômico Z e número de massa A:

a) tem A nêutrons.                                         
b) tem A elétrons.                                          
c) tem Z prótons.
d) tem A – Z nêutrons.
e) tem Z elétrons.


05 -  (STA. CASA) A questão deve ser respondida de acordo com o seguinte código:

A teoria de Dalton admitia que:

I. Átomos são partículas discretas de matéria que não podem ser divididas por qualquer processo químico conhecido;

II. Átomos do mesmo elemento químico são semelhantes entre si e têm mesma massa;

III. Átomos de elementos diferentes têm propriedades diferentes.

a) Somente I é correta.                       
b) Somente II é correta.                     
c) Somente III é correta.
d) I, II, III são corretas.
e) I e III são corretas.


06 - (FUVEST) O átomo constituído de 17 prótons, 18 nêutrons e 17 elétrons, possui número atômico e número de massa igual a:

a)  17 e 17                                           
b) 17 e 18                                       
c) 18 e 17
d)  17 e 35                                           
e) 35 e 17
 

Gabarito

Questão 01

a) (INCORRETA) De acordo com Rutherford, os elétrons apresentavam carga negativa

b) (INCORRETA) A estrutura onde se encontrava os elétrons (eletrosfera) era considerada vazia, e não compactada

c) (INCORRETA) O núcleo continha praticamente toda a massa do átomo, segundo o conceito de Rutherford.

d) (INCORRETA) O experimento permitiu concluir que a região central (núcleo) possuía carga positiva

A alternativa correta é a letra E

Questão 02

(II) Seu modelo atômico era semelhante a um “pudim de passas”.
(I) Seu modelo atômico era semelhante a uma bola de bilhar.
(III) Criou um modelo para o átomo semelhante ao “Sistema solar”

Questão 03 – Letra E

Questão 04 – Letra D

Questão 05 – Letra D

Questão 06 – Letra D

Assim finalizamos a nossa aula!

Esperamos que tenham gostado!

Para descontrair....

Modelos Atômicos

(Oh oh oh oh Sweet Child o' Mine)

Dalton foi quem criou o modelo
Indestrutível e indivisível esfera
Maciça e homogenia
A junção de um número de átomos
Pode formar toda espécie de matéria
Segundo o Modelo de Dalton

Uh..uh...Bola de Bilhar
O átomo (5x)
Pequena parte da matéria

Baseando-se em uma ampola
Thomson notou que os raios catódicos
Tinham carga negativa
Os elétrons foram descobertos
Criou-se o Modelo Pu-dim de Passas, esfera
Positiva cheia de elétrons 

Uh...uh...Esse foi de Thomson
O átomo (5x)
Pequena parte da matéria

Rutherford usou a radiação 
E descobriu um imenso espaço vazio
Chamado eletrosfera
Toda massa está contida no centro pequeno e denso
Prótons estão nesse centro
Onde chamamos de núcleo

Uh...uh...Esse foi de Rutherford
O átomo (5x)
Pequena parte da matéria

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