Nas postagens anteriores já falamos de matéria, corpo, objeto, misturas e substâncias. Mas agora é momento de conhecermos a intimidade da matéria!
A porção fundamental da matéria, sem a qual ela não existe, é o ÁTOMO.
Os átomos não são as menores partes da matéria, mas são fundamentais. Os átomos possuem partículas menores ainda que o constituem, mas, se ele não estiver íntegro, possuindo as suas partículas organizadas, não forma matéria com suas propriedades gerais e específicas.
UM POUCO DE HISTÓRIA DOS MODELOS ATÔMICOS
Primeiro vamos entender o que seja um modelo para as Ciências.
Segundo CARNEVALLE e colaboradores (2.014), modelos são tentativas de descrever determinados aspectos de fenômenos que são ainda são teorias. Os modelos ajudam a compreender e a construir uma teoria. Já teoria é um conjunto de leis bem estabelecidas e aceitas pela comunidade científica para explicar fatos observados.
Quando falamos em átomos, nos referimos a modelos de partículas e esse é um termo usado pela ciência para se referir a porções de matéria minúsculas, invisíveis a olho nu.
Segundo GEWANDSZNAJDER (2.016), os modelos dos átomos não são exatamente iguais ao átomos que eles representam, mas ajudam os cientistas a explicar os fenômenos difíceis de observar. Assim como a Química utiliza o modelo de átomo, a Biologia utiliza o modelo da molécula de DNA, por exemplo, diversas propriedades dos genes.
Esses modelos são aceitos por outros cientistas se com eles for possível explicar uma série de fenômenos. No entanto, à medida que novas observações vão sendo feitas, esses modelos podem ser modificados ou corrigidos, como aconteceu com o átomo.
Segundo BROCKELMANN e colaboradores (2.011), desde 400 anos a. C. os filósofos já discutiam e formulavam leis e modelos sobre a matéria.
Os filósofos LEUCIPO, que vivia em Mileto e DEMÓCRITO, que vivia em Abdera, ambas cidades da Grécia antiga. Demócrito foi aluno de Leucipo.
Segundo esses dois filósofos gregos antigos, a matéria seria constituída de partículas extremamente pequenas e indivisíveis, chamadas de ÁTOMOS.
A = SEM TOMOS = DIVISÃO.
Isso contrariava o pensamento de Platão e Aristóteles, que viveram nos anos 300 a. C., que acreditavam que a matéria era algo contínuo, que poderia ser dividida infinitamente.
De qualquer maneira, essa discussão era por demais além do seu tempo e esses eram pensadores revolucionários e de vanguarda!
Para saber mais sobre os antigos filósofos atomistas, você pode consultar os seguintes sites:
Mas, em 1.808, John Dalton, um químico e físico inglês, resolveu acrescentar mais conhecimento a essa discussão.
Segundo o professor KHAN, da khanacademy.org, Dalton baseou sua teoria em duas leis: a lei da conservação de massa e a lei da composição constante.
Alei da conservação de massadiz que a matéria não é criada ou destruída em um sistema fechado. Isso significa que, se tivermos uma reação química, a quantidade de cada elemento deve ser a mesma nos materiais iniciais e nos produtos. Usamos a lei da conservação de massa sempre que balanceamos equações!
Fácil entender isso verificando que as equações químicas devem sempre ser balanceadas conforme seus reagentes e produtos. Veja, por exemplo, a equação da fotossíntese:
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Para que o ser fotossintetizante consiga produzir uma molécula de glicose, são necessárias 6 moléculas de dióxido de carbono do ar e 12 moléculas de água do solo, sendo que nos produtos, além da glicose, restam outras substâncias como 6 moléculas de oxigênio e 6 moléculas de água, que o ser fotossintetizante libera no ambiente.
Se você somar todos os C, O e H dos reagentes, vai perceber que, nos produtos, vão existir os mesmos números de C, O e H. Se a quantidade de matéria é a mesma nos dois lados da equação química, a massa foi conservada.
Já alei das proporções constantes diz que um composto puro sempre terá os mesmos elementos nas mesmas proporções. Por exemplo, o sal de cozinha, que tem a fórmula molecular NaCl, contém as mesmas proporções dos elementos sódio e cloro, independente de quanto sal temos, ou de sua origem. Se fôssemos combinar um pouco de sódio metálico com cloro gasoso (o que eu não recomendo fazer em casa), poderíamos ter mais sal de cozinha, com a mesma composição, segundo KHAN.
Então, John Dalton elaborou a hipótese de que a lei da conservação de massa e a lei das proporções definidas poderiam ser explicadas usando a ideia de átomos. Ele propôs que toda matéria é composta por pequenas partículas indivisíveis chamadas átomos, que ele imaginou como "partículas sólidas, maciças, duras, impenetráveis e móveis".
Alguns pontos da teoria de John Dalton devem ser conhecidos:
- Todas as substâncias são formadas por átomos.
- Os átomos de um mesmo elemento químico são iguais em suas características.
- Os átomos dos diferentes elementos químicos são diferentes entre si.
- As substâncias simples são formadas por átomos de um mesmo elemento químico.
- As substâncias compostas (também chamadas de compostos químicos) são formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, que se combinam sempre numa mesma proporção.
- Os átomos não são criados e nem destruídos.*
- Nas reações químicas , os átomos se recombinam.
Você poderá visualizar a figura com elementos químicos conhecidos e como eram
representados na época por Dalton em http://www.metasynthesis.com/webbook/35_pt/pt.html.
A imagem encontra-se com o título A fuller list of Dalton's elements and symbols (1808).
A limitação do modelo de Dalton estava na imposição da regra da máxima simplicidade que, apesar de
fazer muito sentido lógico, não estava totalmente correta. Segundo ela, por exemplo, a água deveria
possuir a fórmula HO e a amônia NH, o que sabemos hoje que não é verdadeiro.
Outra limitação estaria em não contemplar a natureza elétrica da matéria.
Entretanto, Dalton iniciou um caminho sem volta na Química: a certeza de que a matéria é formada por
átomos.
Aconteceu que o modelo de John Dalton não explicou fenômenos elétricos envolvidos na matéria.
Você já deve ter percebido que existem dias nos quais você leva choque só de encostar em superfícies metálicas; que ao tirar a blusa de lã no escuro em frente ao espelho, além de ouvir os estralos das descargas elétricas, você vê os brilhos da luz produzida; que seus cabelos ficam eletrificados às vezes e até pode deixar eletricamente carregada uma tampa de caneta que depois pode passar a atrair pedacinhos de papéis.
Pois então, a ideia de átomos como maciços e indivisíveis não explicavam esses fenômenos. Era preciso incluir a ideia de que os átomos podiam possuir cargas elétricas.
Em 1.897, o cientista inglês Joseph John Thomson através de seus experimentos nos quais foram estudadas descargas elétricas em tubos semelhantes a tubos de lâmpadas fluorescentes, chamados de tubos de raios catódicos (o mesmo tipo de raio usado em monitores e televisões antigamente), dentro dos quais, havia gases rarefeitos (em baixa pressão), foi capaz de concluir que o átomo possuía uma partícula bem menor nele, com carga elétrica negativa, que passou a ser chamada de elétron.
Para saber mais sobre os experimentos de Thomson, consulte as páginas:
Thomson sabia que o átomo era eletricamente neutro, apesar de ter o elétron com carga elétrica negativa. Então, concluiu que deveria haver algo no átomo com carga elétrica positiva, que anularia a carga negativa.
Para Thomson, o átomo era uma esfera de carga elétrica positiva “recheada” de elétrons de carga negativa. Esse modelo ficou conhecido como “pudim de passas”. Este modelo derruba a ideia de que o átomo é indivisível e introduz a natureza elétrica da matéria.
O modelo de Thomson foi um tanto exagerado mas indicou caminhos para novas pesquisas.
GEWANDSZNAJDER (2.016) diz que novos fenômenos observados na natureza das partículas fizeram com que o modelo de JJ Thomson fosse modificado.
Alguns cientistas como Antoine Becquerel (1.852 - 1.908), verificaram que alguns átomos emitiam partículas naturalmente. Esse fenômeno foi chamado de radioatividade e permitiu a realização de uma série de experimentos que levaram à construção de um novo modelo para o átomo.
Um modelo estudado até hoje nas escolas é o que foi construído por dois cientistas que trabalharam separadamente, mas chegaram a conclusões complementares: o neozelandês Ernest Rutherford (1.871 - 1.917) e o dinamarquês Niels Bohr (1.885 - 1.962).
O experimento realizado por Rutherford é explicado nos vídeos a seguir:
https://www.youtube.com/watch?v=CRU1ltJs2SQ
https://www.youtube.com/watch?v=MN3WCcdwILI
Rutherford colocou elemento químico radioativo dentro de uma caixa de chumbo com um pequeno orifício, por onde saiam partículas ⍶ (partículas alfa são partículas positivas formadas por 2 nêutrons e 2 prótons. As partículas alfa são emitidas em processos de desintegração nuclear).
Em frente desse orifício, Rutherford colocou uma lâmina de ouro, cercada por uma tela fluorescente, como mostraram os vídeos anteriores.
O cientista verificou que muitas partículas alfa atravessavam a folha de ouro sem sofrer desvios, mas algumas sofriam grandes desvios, chegando a ser refletidas na tela.
Com isso, Rutherford pôde concluir que havia espaços vazios dentro do átomo e mostrou que, ao contrário do que se pensava, as cargas positivas não estavam espalhadas por todo o átomo, mas concentradas em uma região que ele chamou de núcleo, com os elétrons à sua volta. As partículas desviadas de sua trajetória eram aquelas que se chocavam com outras partículas positivas do núcleo ou que passavam perto dele.
Segundo BEMFEITO & PINTO (2.015), com esses resultados, Rutherford concluiu que: - o átomo não é uma esfera maciça - existem muitos espaços vazios, pois a maior parte das partículas alfa atravessou a lâmina de ouro;
- o átomo tem uma região central onde está concentrada a sua massa, contra a qual as partículas alfa se chocavam; - o núcleo apresenta carga positiva; - o raio do átomo de ouro é muito maior do que o raio de seu núcleo. Essa conclusão baseou-se na proporção entre o número de partículas que atravessavam a lâmina e o número das que eram repelidas ou desviadas pelo núcleo. Para se ter uma ideia dessa proporção, imagine que, se o tamanho do núcleo fosse igual ao de uma tampinha de 2 cm, os elétrons mais distantes estariam a cerca de 200 m dela. Com esses dados, Rutherford construiu o modelo atômico semelhante ao Sistema Solar. Segundo esse modelo, o átomo seria uma partícula muitíssimo pequena constituída de duas regiões: - do núcleo: uma região mais interna, onde estaria concentrada praticamente toda a massa do átomo, de carga elétrica positiva, representada por partículas chamadas prótons e - região mais externa: de massa desprezível, onde estariam os elétrons, diminutas partículas negativas em permanente movimento ao redor do núcleo. Hoje, essa região é conhecida como eletrosfera. Veja o desenho que esquematiza o modelo:
http://zeus.qui.ufmg.br/~qgeral/?p=406
O cientista Niels Böhr complementou o trabalho de Rutherford, dizendo que os elétrons descreveriam uma órbita circular ao redor do núcleo do átomo, obedecendo a níveis ou camadas de energia. Segundo Bohr, um átomo poderia ter várias camadas ou órbitas circulares ao redor do núcleo, cada uma com um determinado valor energético. Além disso, cada camada de um determinado nível de energia comportaria apenas um número determinado de elétrons. À medida que as camadas de energia fossem preenchidas, os elétrons excedentes ocupariam camadas mais externas, com níveis maiores de energia. Assista aos vídeos a seguir para compreender melhor o trabalho de Bohr:
https://www.youtube.com/watch?v=rfAYjdHJaM0
https://www.youtube.com/watch?v=u5N9Qjl8VY0
Os elétrons podem passar de um nível mais baixo para outro mais alto quando absorve energia externa. Também pode acontecer o contrário: os elétrons perdem energia, passando de um nível mais alto para outro mais baixo. Quando isso ocorre, o elétron emite energia na forma de radiação eletromagnética (luz visível ou ultravioleta).
Em 1932, o cientista inglês James Chadwick (1891-1974) descobriu que o núcleo atômico era composto por mais um tipo de partícula: os nêutrons (nomeação dada por Rutherford), que não apresentam carga elétrica e que auxiliam a proximidade entre os prótons.
Resumindo: o núcleo do átomo contém partículas positivas – os prótons – e partículas sem carga elétrica – os nêutrons. A eletrosfera é a região mais externa do átomo, onde estão os elétrons, de carga negativa, distribuídos conforme as camadas de energia.
Os prótons e os nêutrons têm massas praticamente iguais (aproximadamente 1,7 × 10–24 g). Já a massa de um elétron (cerca de 9,1 × 10–28 g) é quase 1868 vezes menor que a de um próton. Quase toda a massa do átomo fica concentrada no núcleo.
A evolução dos modelos atômicos não parou por aqui. Novos modelos surgiram conforme foi se tornando necessário para compreender novos fenômenos. Mas precisaríamos ter conhecimentos muito aprofundados em matemática e física para podermos compreender esses novos modelos.
Devido a isso, estamos o modelo acima durante a Educação Básica.
IMPORTANTE:
- Um átomo pode ter apenas uma camada eletrônica
ou até 7 camadas mas, em sua última camada, pode ter no máximo, 8 elétrons.
- O número de elétrons (partículas negativas) é
igual ao número de prótons (patículas positivas) para haver equilíbrio elétrico no átomo.
Não esqueça:
A = número de massa = massa atômica (A
= n + z) (massa = nêutrons + prótons)
Z = número atômico = número de prótons
(z = A – n) (prótons = massa – nêutrons)
n = número de nêutrons (n = A – z) (nêutrons =
massa – prótons)
REPRESENTAÇÕES DOS ÁTOMOS
Existem muitas representações gráficas dos átomos nos livros, na internet... mas temos que tomar muito cuidado. O modelo que estudados na Educação Básica deve apresentar um núcleo formado por dois tipos de partículas subatômicas (prótons + nêutrons) e a eletrosfera deve possuir camadas, cada uma com a quantidade adequada de elétrons.
O mais próximo que consegui desenhar no computador vem a seguir:
Esse seria o modelo atômico de um átomo fictício cujo elemento químico é denominado X.
Vamos entendê-lo melhor:
a)quantos prótons tem? 4 prótons
b) quantos nêutrons tem? 7 nêutrons
c) quantos elétrons tem? 4 elétrons
d) quantas partículas tem no núcleo? prótons + nêutrons = 4 + 7 = 11
Perceba que na notação científica de um átomo, a massa atômica que aparece em baixo na tabela periódica, é representada em cima na notação. O número atômico também troca de lugar. Na tabela periódica aparece em cima mas, na notação científica aparece em baixo.
São detalhes que podem confundir muito os estudantes em avaliações.
1)EXERCÍCIOS PARA PRATICAR
1 1 - Analise
o elemento químico a seguir e responda às questões:
a) quantos prótons tem?
b) quantos nêutrons tem?
c) quantos elétrons tem?
d) quantas partículas tem no núcleo?
e) quantas camadas eletrônicas tem?
f) quais são as camadas eletrônicas?
g) qual seu número atômico?
h) qual sua massa atômica?
i) quanto valem: A=____ z=_____
n=_____ e- =_____
j) qual o seu nome?
k) qual o seu símbolo?
l) faça a sua notação científica.
m) faça o seu modelo de Rutherford-Bohr.
2 - Analise a notação científica do sódio e responda às questões:
a) quantos prótons tem?
b)
quantos nêutrons tem?
c)
quantos elétrons tem?
d) quantas partículas tem no
núcleo?
e) quantas camadas eletrônicas tem?
f) quais são as camadas eletrônicas?
g) qual seu número atômico?
h) qual sua massa atômica?
i) quanto valem: A=____ z=_____
n=_____ e- =_____
j) faça a representação do sódio na tabela
periódica
3 - Transforme
a representação em notação e a notação em representação na tabela:
4 - Analise a
representação e responda:
a)Qual seu símbolo?
b)Qual seu nome?
c)Quais suas camadas eletrônicas?
d)Qual seu número de prótons?
e)Qual seu número atômico?
f)Qual sua massa atômica?
g)Número de partículas do núcleo?
h)Qual seu número de nêutrons?
i)Qual seu número de elétrons?
j)A= Z= n= e-=
k)Qual a notação do elemento?
5 - Analise a notação e
responda:
a)Qual
seu símbolo?
b)Quantos
prótons?
c)
Qual número atômico?
d)Qual
sua massa atômica?
e)
Quantas partículas tem o núcleo?
f)Qual
o número de nêutrons
g)Qual
o número de elétrons?
h)Como
é a distribuição eletrônica?
i)
A=Z=n=e-=
j)
Como estão na tabela?
6 -Considere o átomo do metal sódio.
Ele apresenta 11 prótons e 12 nêutrons. Responda:
a)Qual o seu número
de elétrons?
b)Qual o seu número
atômico?
c)Qual o seu número
de massa?
7 –
Considere o átomo do metal bário. Seu número
atômico é 56 e seu número de massa
é 137. Responda:
a)Qual o seu número
de elétrons?
b)Qual o seu número
de prótons?
c)Qual o seu número
de nêutrons?
888 - Faça
a notação científica e também a representação na tabela periódica do
elemento fictício (de faz de conta) Zório (Z), que teria A = 31, z = 15, n = 16
e e- = 15.
9 -9 - Observe
os três elementos fictícios a seguir e complete corretamente a notação
científica deles com os números que estão faltando. Use as dicas que estão
abaixo de cada um deles.
10 – O núcleo de
certo átomo possui 207 partículas, dentre elas, 125 nêutrons. Quantos elétrons
esse átomo tem?
11 – Siga
corretamente as instruções: considere os átomos fictícios X e Y. O átomo X tem
34 elétrons e nº de massa 72. Já o átomo Y, tem 2 prótons a mais que X e o
mesmo número de massa dele. Pede-se:
a)Qual é o número atômico de X?
b)Qual é o número atômico de Y?
c)Qual o número de nêutrons de X e Y?
1212 - Complete a
tabela a seguir com o número de partículas que faltam para cada elemento
químico:
13 - Dê o valor de A,
Z, n, e- para cada uma das notações científicas abaixo:
14 - Responda cada um dos problemas propostos abaixo:
a)Qual o número
atômico e o número de massa de um átomo que tem 34 prótons, 32 nêutrons e 34
elétrons?
b)O bário tem
número de massa 137 e número atômico 56. Quantos prótons, nêutrons e elétrons
ele tem?
c)Um átomo tem
número de massa 31 e 16 nêutrons. Quantos elétrons ele tem na última camada
eletrônica?
15 15- (ETEC)
- Chips são componentes essenciais na construção de computadores. Os chips de
hoje contêm cerca de 100 quilômetros de _ os de cobre, de modo que o potencial
de erros é enorme, porque, se um desses _ os não funcionar por causa de um erro
em uma camada – algo que é impossível de detectar até que o chip esteja
concluído e testado – o chip tem de ser jogado fora.
O metal a que se refere o texto é
constituído, principalmente, por átomos de número de massa (A) igual a 63 e
número atômico (Z) igual a 29.
Sabendo que A = Z + n e que Z = p, em
que “n” é o número de nêutrons, e ”p” é o número de prótons, o número de
nêutrons encontrado no átomo de cobre é:
(A) 63.
(B) 34. (C) 29. (D) 18. (E) 06.
16 - ETEC
-Postagens em redes sociais utilizaram elementos químicos para comunicarem o
denominado Amor Periódico, baseado na Tabela Periódica:
Os elementos usados
na expressão são Európio (63), Telúrio (52), Amerício (95) e Oxigênio (8).
Usando
os símbolos químicos, também podemos escrever a mensagem “Hélio bacana”.
Um
dos elementos usados para compor essa mensagem está presente no principal
componente do sal de cozinha. Esse elemento é o
