Átomos

Descobertas e Modelos Atômicos : 
A descoberta do átomo: Ernest Rutherford  
É uma tentativa de imaginar ( visualizar) o átomo. Sendo o átomo a menor estrutura da matéria. Se entendermos o átomo, entenderemos melhor o mundo.
O átomo era considerado a menor porção em que se poderia dividir a matéria . as descobertas do próton e do elétron revelaram o equívoco dessa ideia. Posteriormente, o reconhecimento do nêutron e de outras partículas subatômicas reforçou a necessidade de revisão do conceito de átomo.

 Muitos átomos apresentavam massas maiores do que poderia explicar um modelo contendo apenas elétrons e prótons, indicando a existência de um terceiro tipo de partícula sem carga, e com massa aproximadamente igual a do próton. Em 1932, James Chadwick anunciou a descoberta do nêutron , partícula eletricamente neutra. O modelo próton-elétron cedeu lugar ao modelo próton-nêutron-elétron que é usado até hoje. Neste modelo o átomo é considerado como:

• possuindo um certo número de prótons, igual ao número atômico (Z), 
• elétrons suficientes para neutralizar sua carga, e tantos nêutrons (A-Z) quantos necessários para completar o número de massa (A).

MODELOS ATÔMICOS é o modelo que se usa para representar o atómo.

1. Modelo Atômico de Dalton

John Dalton, professor inglês, propôs, baseado em suas experiências, uma explicação da natureza da matéria. Os principais postulados da teoria de Dalton são:

1. “Toda matéria é composta por minúsculas partículas chamadas átomos”.

2. “Os átomos de um determinado elemento são idênticos em massa e apresentam as mesmas propriedades químicas”.

3. “Átomos de elementos diferentes apresentam massa e propriedades diferentes”.

4. “Átomos são permanentes e indivisíveis e não podem ser criados, nem destruídos”.

5. “As reações químicas comuns não passam de uma reorganização dos átomos”.

6. “Os compostos são formados pela combinação de átomos de elementos diferentes em proporções fixas”.

As idéias de Dalton permitiram, na época, explicar com sucesso por que a massa é conservada durante uma reação química (Lei de Lavoisier) e também a lei da composição definida (Lei de Proust) .


2. Modelo Atômico de Thomson

Em 1897, J.J. Thomson, baseando-se em alguns experimentos, propôs um novo modelo atômico.

Segundo Thomson, o átomo seria um aglomerado composto de uma parte de partículas positivas pesadas (prótons) e de partículas negativas (elétrons), mais leves. Este modelo ficou conhecido como “pudim de passas".


3. Modelo Atômico de Rutherford

Em 1911, Ernest Rutherford, estudando a trajetória de partículas a (partículas positivas) emitidas pelo elemento radioativo polônio, bombardeou uma lâmina fina de ouro. Ele observou que a maioria das partículas a atravessavam a lâmina de ouro sem sofrer desvio em sua trajetória; que algumas das partículas sofriam desvio em sua trajetória; outras, em número muito pequeno, batiam na lâmina e voltavam.

Rutherford concluiu que a lâmina de ouro não era constituída de átomos maciços e propôs que um átomo seria constituído de um núcleo muito pequeno carregado positivamente (no centro do átomo) e muito denso, rodeado por uma região comparativamente grande onde estariam os elétrons em movimentos orbitais. Essa região foi chamada de eletrosfera.

Segundo o modelo de Rutherford, o tamanho do átomo seria de 10 000 e 100 000 vezes maior que seu núcleo.

Observemos que Rutherford teve que admitir os elétrons orbitando ao redor do núcleo, porque, sendo eles negativos, se estivessem parados, acabariam indo de encontro ao núcleo, que é positivo. 


4. Modelo Atômico Clássico

As partículas positivas do núcleo foram chamadas de prótons.

Em 1932, Chadwick isolou o nêutron, cuja existência já era prevista por Rutherford.

Portanto, o modelo atômico clássico é constituído de um núcleo, onde se encontram os prótons e nêutrons, e de uma eletrosfera, onde estão os elétrons orbitando em torno do núcleo.

Adotando-se como padrão a massa do próton, observou-se que sua massa era praticamente igual à massa do nêutron e 1836 vezes mais pesada que o elétron, concluindo-se que:

Prótons, nêutrons e elétrons são denominados partículas elementares ou fundamentais.


Algumas características físicas das partículas atômicas fundamentais:

Modelo Atômico Rutherford-Bohr

Bohr, baseando-se nos estudos feitos em relação ao espectro do átomo de hidrogênio e na teoria proposta em 1900 por Planck (Teoria Quântica), segundo a qual a energia não é emitida em forma contínua, mas em ”blocos”, denominados quanta de energia, propôs os seguintes postulados:

1. Os elétrons nos átomos descrevem sempre órbitas circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas ou níveis de energia.

2. Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia (estados estacionários).

3. Os elétrons só podem ocupar os níveis que tenham uma determinada quantidade de energia.

4. Os elétrons podem saltar de um nível para outro mais externo, desde que absorvam uma quantidade bem definida de energia (quantum de energia).

5. Ao voltar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de energia, na forma de luz de cor bem definida ou outra radiação eletromagnética (fóton).

6. Cada órbita é denominada de estado estacionário e pode ser designada por letras K, L, M, N, O, P, Q. As camadas podem apresentar:

K = 2 elétrons
L = 8 elétrons
M = 18 elétrons
N = 32 elétrons
O = 32 elétrons
P = 18 elétrons
Q = 2 elétrons

7. Cada nível de energia é caracterizado por um número quântico (n), que pode assumir valores inteiros: 1, 2, 3, etc.

COMPONENTES DOS ÁTOMOS :

Prótons: carga positiva, fica dentro do núcleo.
Nêutrons: carga neutra, fica dentro do núcleo.
Elétrons: carga negativa, fica nos orbitais em volta do núcleo.

ÍONS E SEMELHANÇAS ATÔMICAS :

SEMELHANÇAS ATÔMICAS-

ISÓTOPOS- São átomos que apresentam o mesmo número atômico(Z) por pertencerem o mesmo elemento químico, mas diferentes números de massa. Ex.: isótopos do hidrogênio:
1H1 – hidrogênio leve, hidrogênio comum ou prótio.
1H2- hidrogênio pesado ou deutério (1D2).
1H3- hidrogênio mais que pesado, trítio ou tritério
O óxido de deutério, D2O, é a água pesada, usada, por exemplo, como moderador em reatores nucleares e como marcador para determinação de mecanismos de reações. O óxido de trítio não é usualmente assim utilizado, porque seu custo é altíssimo.
As propriedades químicas dos isótopos de m mesmo elemento são iguais, pois são as propriedades do próprio elemento. Entretanto, apresentam propriedades físicas diferentes. Assim, a densidade, o ponto de fusão e o ponto de ebulição do hidrogênio leve são diferentes dos do hidrogênio pesado.
 ISÓBAROS- São átomos que apresentam diferentes números atômicos(Z) mas o mesmo número de massa(A).
 ISÓTONOS- São átomos que apresentam o mesmo número de nêutrons(N), mas diferentes números atômicos(Z) e de massa(A).
Exemplos:
A distribuição eletrônica do Ferro (26 Fe) EM ORDEM CRESCENTE DE ENERGIA segue as setas do
diagrama de Linus Pauling, resultando no seguinte: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6 ;
Posteriormente, faz-se POR CAMADAS:
Camadas: K: 1s2; L: 2s2, 2p6; M: 3s2, 3p6, 3d6; N: 4s2;
Segundo FELTRE, a distribuição eletrônica dos íons é semelhante à dos átomos neutros. No entanto, é importante salientar que os elétrons que o átomo irá ganhar ou perder(para se transformar em íon) serão recebidos ou retirados da ÚLTIMA camada eletrônica, e NÃO do subnível mais energético(que é o último subnível encontrado em ordem crescente de energia). Assim, por exemplo, o átomo de ferro que tem 2 elétrons na última camada (camada N), perde dois elétrons, transformando-se no íon Fe2+. A distribuição eletrônica por camadas do Fe2+ ficaria assim, por camadas: K: 1s2; L: 2s2, 2p6; M 3s2, 3p6, 3d6; 

 a formação dos íons, estes se baseavam na ideia da existência de carga, revelando algum conhecimento 

sobre o assunto. Alguns exemplos das manifestações dos alunos são apresentados a seguir.

“... eu acredito que se forma 

uma corrente e aí se forma o 

íon.”

“... se fundem partícula + 

com a – e forma o íon.

 “... se formam com elétrons, 

cátions e assim desenvolve 

o íon.”

“... íons podem se formar 

quando o composto é jogado 

em solução aquosa.”

Apenas 8 alunos (4,3%) associaram a ideia de íon à formação de cátion e ânion, manifestando, em suas respostas, que os íons são átomos que doam ou recebem elétrons.Os dados indicam que conceito de íon foi pouco assimilado pelos alunos, uma vez que a grande maioria não conseguiu representá-lo nem tão pouco explicar sua formação.Como aponta Caamaño (2004), em geral, no ensino, o íon é definido como o átomo que ganhou ou perdeu elétrons em sua camada de valência.