ESTRUTURA E SIMBOLOGIA DO ÁTOMO

 Átomo e Suas Características

O átomo é a unidade fundamental de matéria. É por ele que reconhecemos um elemento químico.

 

Estrutura atômica

·  No ano 5 a.C., Demócrito sugeriu que o átomo era indivisível.

·  Em 1897, Thomson propôs que o átomo era constituído de partículas subatômicas.

·  Em 1911, Rutherford concluiu que, em vez de maciço, o átomo era formado por um núcleo positivo e um entorno negativo.

 

Partículas subatômicas

·  Prótons (p) → com carga positiva, localizados no núcleo do átomo.

·  Nêutrons (n) → com carga neutra, localizados no núcleo do átomo.

o Foram descobertos por Chadwick em 1932.

·  Elétrons (e-) → com carga negativa, se movimentam ao redor do núcleo.

·  O núcleo ocupa uma parte minúscula do átomo, mas é responsável pelo peso total do átomo.

 

Características dos átomos

·  Número atômico (Z): quantidade de prótons no núcleo.

·  Em um átomo neutro: quantidade de prótons = quantidade de elétrons

o Z = p = e-

·  Número de massa (A): somatória de prótons e nêutrons do átomo.

o A = Z + n

 

Eletrosfera e íons

·  A eletrosfera é o local do átomo com maior probabilidade de se encontrar elétrons.

o Também é chamada de nuvem eletrônica ou densidade eletrônica.

·  Íons são átomos não-neutros, que perderam ou receberam elétrons.

o Um átomo se torna um ânion quando recebe um elétron → carga negativa (−).

o Um átomo se torna um cátion quando perde um elétron → carga positiva (+).

 

Semelhança atômica

·  Isótopos: átomos com o mesmo número de prótons.

o Possuem o mesmo número atômico (Z) e diferentes números de massa (A) e de nêutrons (N).

·  Isóbaros: átomos com mesmo número de massa.

o Possuem o mesmo número de massa (A) e diferentes número atômicos e de nêutrons (N).

 

Semelhança atômica

·  Isótonos: átomos com número igual de nêutrons.

o Mesmo número de nêutrons (N) e diferentes números de massa (A) e atômico (Z).

·  Isoeletrônicos: átomos com número de elétrons iguais.

o São átomos de elementos químicos diferentes que possuem o mesmo número de elétrons.

 

Diagrama de Linus Pauling

O Diagrama de Linus Pauling representa como os elétrons estão dispostos nas camadas eletrônicas de um átomo.

 

Camadas

·  Representam-se as 7 camadas eletrônicas com letras maiúsculas: K, L, M, N, O, P e Q.

·  Cada camada designa um nível de energia, indo do 1° ao 7°.

·  Quanto mais distante do núcleo, maior é a energia dos elétrons na camada.

o Camada de valência = camada mais externa, com mais energia.

 

Características de cada nível

·  Número de elétrons existente por camada:

o 1° nível → camada K → 2 elétrons.

o 2° nível → camada L → 8 elétrons.

o 3° nível → camada M → 18 elétrons.

o 4° nível → camada N → 32 elétrons.

o 5° nível → camada O → 32 elétrons.

o 6° nível → camada P → 18 elétrons.

o 7° nível → camada Q → 8 elétrons.

 

Subníveis

·  Os elétrons entram na eletrosfera em ordem crescente de energia do subnível, e não por ordem de energia dos níveis de energia.

·  Para organizar essa ordem crescente de energia dos subníveis, Linus Pauling organizou um diagrama.

·  Essa ordem corresponde à ordem das diagonais na imagem.

o 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶ , 4s² , 3d¹⁰, 4p⁶, 5s² , 4d¹⁰, 5p⁶, 6s², 4f¹⁴, 5d¹⁰, 6p⁶, 7s², 5 f¹⁴, 6d¹⁰,7p⁶

 

Exemplo (parte 1)

·  Distribuição eletrônica do átomo de sódio (Z = 11) neutro em ordem de camada.

·  O símbolo Z significa seu número atômico.

o No átomo neutro: Z = p = e- (elétrons)

·  A partir do diagrama de Pauling:

o K - 1s²

o L - 2s², 2p⁶

o M - 3s¹

·  Distribuição eletrônica de acordo com Pauling:

o 1s²2s²2p⁶3s¹

 

Exemplo (parte 2)

·   Distribuição de elétrons nas camadas:

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

·  Na última camada eletrônica, o número de elétrons pode ser reduzido.

o Assim, se o nível 3s² tivesse 2 elétrons, faltaria 1 para preencher os 11 elétrons totais do átomo. Logo, o nível 3s tem apenas 1.

 Números Quânticos

Em 1926, o cientista Schrödinger propôs identificar elétrons utilizando números quânticos, já que era muito difícil determinar a posição real de um elétron.

 Número quântico principal

·  n: Número quântico principal → mostra a camada do elétron e o nível de energia (K = 1; L = 2; M = 3; N = 4...).

 

Número quântico secundário

·  l: Número quântico secundário → mostra o subnível eletrônico e a configuração da nuvem eletrônica (s = 0; p = 1; d = 2; f = 3).

Número quântico magnético

·  m: Número quântico magnético → mostra a órbita dos elétrons (posição exata nos orbitais dos subníveis).

·  Orbital é a região do espaço com maior probabilidade e densidade de se encontrar um elétron.

·  Em cada orbital é possível encontrar no máximo 2 elétrons.

·  Cada subnível de energia é constituído por orbitais (Subnível s → 2 elétrons e 1 orbital, p → 6 elétrons e 3 orbitais, d → 10 elétrons e 5 orbitais, f → 14 elétrons e 7 orbitais).

 Número quântico magnético

·  Varia de −3 a +3.

o s (□□) → m = 0

o p (□□□□□□)→ m = −1, 0, +1

o d (□□□□□□□□□□) → m = −2, −1, 0, +1, +2

o f (□□□□□□□□□□□□□□) → m = −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3.

 Número quântico de spin

·  s ou m_s: Número quântico de spin → mostra a rotação do elétron no seu percurso.

·  No orbital, os elétrons são representados por uma seta para cima ↑ (s = −1/2) ou para baixo ↓ (s = +1/2).

 Massa Atômica

Representa a massa do átomo.

 Unidade da massa atômica (u)

·  Representada pela unidade “u”.

·  É igual a um doze avos (1/12)da massa de um único átomo de carbono-12.

·  O C-12 é um isótopo natural do carbono por apresentar 6 prótons e 6 nêutrons.

o 1 u = 1,66054 ⋅ 10^-24g.

 Aplicação

·  Massa atômica do Magnésio (Mg) equivale a 24 u

o Logo sabemos que um átomo de Mg possui massa 24 vezes maior que 1/12 da massa de um átomo de C-12.

 

Cálculo

·  Para calcular a massa atômica, é necessário tirar a média ponderada dos isótopos de maneira proporcional a sua abundância na natureza.

 

Exemplo

Massa molecular

·  É a soma das massas atômicas dos elementos de uma substância química.

·  Exemplo: CO₂ (dióxido de carbono).

o Sua molécula é composta por um átomo de carbono e dois de oxigênios.

o Massa atômica do C equivale a 12 u e a massa atômica do O equivale a 16 u.

o Massa Molecular MM (CO₂) = (12u x 1) + (16u x 2) = 44u

 Mol

O Mol é usado para determinar um número de partículas, átomos, moléculas, íons etc.

 Conceito

·  Mol é uma medida que contém a quantidade de 6,02 × 10²³ entidades.

·  É uma medida que contém muitas unidades e, por isso, é utilizada para medir coisas muitas pequenas como átomos, moléculas, íons e coisas nessa grandeza. Exemplo:

o 1,0 mol de moléculas de nitrogênio (N₂) equivale a quantidade de 6,02 × 10²³ moléculas.

o Logo, 3,0 mol de N₂ equivale a 18,06 × 10²³ moléculas de N₂.

 Constante de Avogadro

·  Com o valor de 6,02 × 10²³, a constante de Avogadro equivale ao número de partículas em 1 mol.

·  Princípio de Avogadro: em condições iguais de pressão e temperatura, volumes equivalentes de dois gases possuem um número igual de mols de moléculas de gás.

 Massa molecular e massa molar

·  A massa molecular e a massa molar têm o mesmo valor, porém diferem na unidade de medida.

·  1 Mol = massa molar = 6,02 × 10²³ moléculas da substância.

 

Massa molar

·  Em g/mol, é a massa de 6,02 × 10²³ partículas.

·  Exemplo: H₂S (gás sulfídrico)

o Massa Molecular = 34,1 u

o Massa molar (M) = 34,1 g/mol

Há 6,02 × 10²³ moléculas ou 1 mol de moléculas de gás sulfídrico em 34,1 g/mol de gás sulfídrico.

Um mol de abraços.