ÁTOMOS, MOLÉCULAS E ÁTOMOS, MOLÉCULAS E ÍONSÍONS

1 – A TEORIA ATÔMICA DA 1 – A TEORIA ATÔMICA DA MATÉRIAMATÉRIA

Aristóteles – Afirmava que a matéria era infinitamente divisível Aristóteles – Afirmava que a matéria era infinitamente divisível (continuidade da matéria) (continuidade da matéria)

Demócrito (460-370 a.C.) – Ao contrário de Aristóteles, sugeriu Demócrito (460-370 a.C.) – Ao contrário de Aristóteles, sugeriu que a matéria era descontínua, ou seja, era composta por que a matéria era descontínua, ou seja, era composta por minúsculas partículas que não se dividiam, denominadas minúsculas partículas que não se dividiam, denominadas ´átomos´ (do grego, indivisível).´átomos´ (do grego, indivisível).

Embora a proposta de Demócrito fosse conhecida, prevaleceu Embora a proposta de Demócrito fosse conhecida, prevaleceu até o início do século XIX a idéia da continuidade da matéria.até o início do século XIX a idéia da continuidade da matéria.

Dalton (1766-1844) – Com base em observações experimentais, Dalton (1766-1844) – Com base em observações experimentais, o cientista inglês publicou sua teoria atômica. Suas concepções o cientista inglês publicou sua teoria atômica. Suas concepções eram tão fundamentais que permaneceram intactas, em sua eram tão fundamentais que permaneceram intactas, em sua essência, até os dias atuais. Alguns postulados de sua teoria essência, até os dias atuais. Alguns postulados de sua teoria atômica:atômica:

a)a) Cada elemento é composto por pequenas partículas denominadas Cada elemento é composto por pequenas partículas denominadas átomos.átomos.

b)b) Átomos de mesmo elemento são idênticos entre si, átomos de Átomos de mesmo elemento são idênticos entre si, átomos de elementos diferentes são diferentes entre si (massas diferentes).elementos diferentes são diferentes entre si (massas diferentes).

c)c) Átomos, em uma reação química, não se transformam em outros Átomos, em uma reação química, não se transformam em outros tipos de átomos e nem há criação ou destruição deles.tipos de átomos e nem há criação ou destruição deles.

d)d) Os compostos se formam quando átomos de dois ou mais Os compostos se formam quando átomos de dois ou mais elementos se combinam.elementos se combinam.

Lei da composição constante: baseada no postulado (d) de Dalton, Lei da composição constante: baseada no postulado (d) de Dalton, afirma que, num dado composto, são constantes as espécies e os afirma que, num dado composto, são constantes as espécies e os números relativos de átomos.números relativos de átomos.

Lei da conservação da matéria: baseada no postulado (c) de Lei da conservação da matéria: baseada no postulado (c) de Dalton, afirma que a massa dos produtos de uma reação química Dalton, afirma que a massa dos produtos de uma reação química é igual à massa dos reagentes iniciais.é igual à massa dos reagentes iniciais.

Lei das proporções múltiplas: quando dois elementos A e B se Lei das proporções múltiplas: quando dois elementos A e B se combinam, isso ocorre com uma relação constante de massas, combinam, isso ocorre com uma relação constante de massas, com números inteiros e pequenos.com números inteiros e pequenos.

2 – A DESCOBERTA DA 2 – A DESCOBERTA DA ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA

2.1 – RAIOS CATÓDICOS E ELÉTRONS2.1 – RAIOS CATÓDICOS E ELÉTRONS

Envolve descarga elétrica em gases rarefeitos, com aplicação de elevada Envolve descarga elétrica em gases rarefeitos, com aplicação de elevada voltagem, o que provoca radiação nos tubos, chamados de tubos de raios voltagem, o que provoca radiação nos tubos, chamados de tubos de raios catódicos.catódicos.

Na ausência de campo magnético ou elétrico, os raios catódicos avançam Na ausência de campo magnético ou elétrico, os raios catódicos avançam em linha reta.em linha reta.

Na presença de campo elétrico, os raios sofrem um desvio, como se Na presença de campo elétrico, os raios sofrem um desvio, como se fossem constituídos por partículas com carga elétrica negativa, fossem constituídos por partículas com carga elétrica negativa, denominadas elétrons.denominadas elétrons.

Na presença de campo magnético, os raios sofrem um desvio, como se Na presença de campo magnético, os raios sofrem um desvio, como se fossem constituídos por partículas com carga elétrica negativa, fossem constituídos por partículas com carga elétrica negativa, denominadas elétrons. São sempre os mesmos, levando à conclusão de denominadas elétrons. São sempre os mesmos, levando à conclusão de que o elétron era um componente fundamental da matéria.que o elétron era um componente fundamental da matéria.

2.2 – RADIOATIVIDADE2.2 – RADIOATIVIDADE

Henri Bequerel – Estudou um minério de urânio, a pechblenda, e Henri Bequerel – Estudou um minério de urânio, a pechblenda, e descobriu que havia emissão de radiação de alta energia. O descobriu que havia emissão de radiação de alta energia. O fenômeno dessa radiação espontânea foi chamado de fenômeno dessa radiação espontânea foi chamado de radioatividade.radioatividade.

Marie e Pierre Currie – Conseguiram isolar os componentes Marie e Pierre Currie – Conseguiram isolar os componentes radioativos – urânio – da pechblenda.radioativos – urânio – da pechblenda.

Raios α – Possuem 5% da velocidade da luz, têm carga positiva Raios α – Possuem 5% da velocidade da luz, têm carga positiva +2 e são considerados núcleos de átomos de hélio.+2 e são considerados núcleos de átomos de hélio.

Raios β – Possuem 95% da velocidade da luz, têm carga Raios β – Possuem 95% da velocidade da luz, têm carga negativa -1 e são equivalentes radioativos dos raios catódicos.negativa -1 e são equivalentes radioativos dos raios catódicos.

Raios γ – Possuem 100% da velocidade da luz, não têm carga Raios γ – Possuem 100% da velocidade da luz, não têm carga elétrica e é uma radiação de alta energia, como os raios-X.elétrica e é uma radiação de alta energia, como os raios-X.

2.3 – O ÁTOMO NUCLEADO2.3 – O ÁTOMO NUCLEADO

Thomson – Sugeriu que o átomo era uma esfera Thomson – Sugeriu que o átomo era uma esfera maciça, de carga +, com elétrons nela incrustados, de maciça, de carga +, com elétrons nela incrustados, de carga -, assim como um ´´pudim de passas´´.carga -, assim como um ´´pudim de passas´´.

Rutherford – Bombardeou partículas uma folha de ouro Rutherford – Bombardeou partículas uma folha de ouro com partículas α. Observou que de cada 10000 com partículas α. Observou que de cada 10000 partículas bombardeadas, aproximadamente uma era partículas bombardeadas, aproximadamente uma era refletida na direção original. Com isso, concluiu-se que a refletida na direção original. Com isso, concluiu-se que a massa do átomo estava concentrada numa região muito massa do átomo estava concentrada numa região muito pequena, de carga +, denominada núcleo. A outra parte pequena, de carga +, denominada núcleo. A outra parte do átomo seria um grande ´´vazio´´ , denominada do átomo seria um grande ´´vazio´´ , denominada eletrosfera, e por onde os elétrons orbitavam.eletrosfera, e por onde os elétrons orbitavam.

3 – CONCEPÇÃO MODERNA DA 3 – CONCEPÇÃO MODERNA DA ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA

O átomo é constituído basicamente por três partículas O átomo é constituído basicamente por três partículas fundamentais: prótons, elétrons e nêutrons, divididos em fundamentais: prótons, elétrons e nêutrons, divididos em núcleo e eletrosfera.núcleo e eletrosfera.

Núcleo – Formado por prótons + nêutrons. É a menor parte Núcleo – Formado por prótons + nêutrons. É a menor parte do átomo, mas é onde está concentrada quase toda a do átomo, mas é onde está concentrada quase toda a totalidade de sua massa.totalidade de sua massa.

Eletrosfera – Constituída por elétrons que orbitam. É a maior Eletrosfera – Constituída por elétrons que orbitam. É a maior parte em volume do átomo, mas sua massa é quase parte em volume do átomo, mas sua massa é quase insignificante.insignificante.

MEDIDAS DOS ÁTOMOSMEDIDAS DOS ÁTOMOS

Massa – É muito pequena. O átomo mais pesado tem Massa – É muito pequena. O átomo mais pesado tem massa da ordem de 4 x 10massa da ordem de 4 x 10-22 -22 g. Para facilitar a medida g. Para facilitar a medida da massa do átomo, adota-se a u.m.a. (unidade de da massa do átomo, adota-se a u.m.a. (unidade de massa atômica), que equivale a aproximadamente 1,66 massa atômica), que equivale a aproximadamente 1,66 x 10x 10-24-24 g. g.

Tamanho – Muito pequeno com diâmetro entre 1 x 10Tamanho – Muito pequeno com diâmetro entre 1 x 10-10-10 m e 5 x 10m e 5 x 10-10-10 m. Adota-se para medir seu tamanho o nm m. Adota-se para medir seu tamanho o nm (nanometro), que equivale a 1 x 10(nanometro), que equivale a 1 x 10-9-9 m. m.

Tabela PeriódicaTabela Periódica

À medida que as observações químicas se À medida que as observações químicas se acumulava e que a lista dos elementos conhecidos se acumulava e que a lista dos elementos conhecidos se expandia, fizeram-se muitas tentativas de descobrir expandia, fizeram-se muitas tentativas de descobrir regularidades no comportamento químico. E essas regularidades no comportamento químico. E essas tentativas culminaram, em 1869, com a criação da tentativas culminaram, em 1869, com a criação da Classificação Periódica dos Elementos.Classificação Periódica dos Elementos.

Semelhanças e Semelhanças e DisposiçãoDisposição

Grupo

A disposição dos elementos na ordem dos A disposição dos elementos na ordem dos números atômicos crescentes é feita de números atômicos crescentes é feita de modo que os elementos com propriedades modo que os elementos com propriedades semelhantes fiquem em colunas verticais.semelhantes fiquem em colunas verticais.

Metais Não-Metais

Molécula e Compostos MolecularesMolécula e Compostos Moleculares

• Uma molécula é um grupo de dois ou mais átomos ligados.

• Estes átomos comportam-se como se fossem um corpo único, bem caracterizado, sendo mantidos unidos através das ligações químicas.

Moléculas e Fórmulas QuímicasMoléculas e Fórmulas Químicas

Muitos elementos são encontrados na natureza sob a forma Muitos elementos são encontrados na natureza sob a forma molecular (na forma de dois ou mais átomos ligados entre si)molecular (na forma de dois ou mais átomos ligados entre si)

Os elementos que ocorrem normalmente como moléculas Os elementos que ocorrem normalmente como moléculas diatômicas são o hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e os diatômicas são o hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e os halogênios.halogênios.

Os compostos constituídos por moléculas são os compostos Os compostos constituídos por moléculas são os compostos moleculares e contêm mais de um tipo de átomo.moleculares e contêm mais de um tipo de átomo.

A maioria das substâncias moleculares que encontramos é A maioria das substâncias moleculares que encontramos é constituída exclusivamente por não-metais.constituída exclusivamente por não-metais.

Fórmulas Molecular e EmpíricaFórmulas Molecular e Empírica

As fórmulas químicas que indicam os números e tipos de As fórmulas químicas que indicam os números e tipos de átomos reais numa molécula são as fórmulas moleculares. átomos reais numa molécula são as fórmulas moleculares.

As fórmulas que dão somente os números relativos de átomos As fórmulas que dão somente os números relativos de átomos de cada tipo numa molécula são as fórmulas empíricas. Os de cada tipo numa molécula são as fórmulas empíricas. Os índices numa fórmula empíricas são sempre os menores índices numa fórmula empíricas são sempre os menores números inteiros que representam a razão entre os átomos.números inteiros que representam a razão entre os átomos.

As fórmulas moleculares fornecem mais informações sobre as As fórmulas moleculares fornecem mais informações sobre as moléculas do que as fórmulas empíricas. Sempre que a moléculas do que as fórmulas empíricas. Sempre que a fórmula molecular de um composto for conhecida, é possível fórmula molecular de um composto for conhecida, é possível determinar a respectiva fórmula empírica. O inverso não é determinar a respectiva fórmula empírica. O inverso não é verdade, se fornecermos a fórmula empírica de uma substância verdade, se fornecermos a fórmula empírica de uma substância não podemos determinar, sem outras informações, a sua não podemos determinar, sem outras informações, a sua fórmula molecular.fórmula molecular.

Representação das MoléculasRepresentação das Moléculas

• A fórmula molecular de uma substância resume a sua A fórmula molecular de uma substância resume a sua composição, mas não mostra como é a molécula. Um composição, mas não mostra como é a molécula. Um outro tipo de fórmula mostra como os átomos se unem.outro tipo de fórmula mostra como os átomos se unem.

• As fórmulas estruturais de uma substância mostram As fórmulas estruturais de uma substância mostram como se unem os átomos no interior da molécula.como se unem os átomos no interior da molécula.

• Usualmente, uma fórmula estrutural não mostra a Usualmente, uma fórmula estrutural não mostra a geometria real da molécula (os ângulos reais das geometria real da molécula (os ângulos reais das ligações entre átomos). Pode-se, porém, desenhar uma ligações entre átomos). Pode-se, porém, desenhar uma fórmula estrutural em perspectiva a fim de se propiciar fórmula estrutural em perspectiva a fim de se propiciar uma visão tridimensional da molécula.uma visão tridimensional da molécula.

Os químicos utilizam vários modelos Os químicos utilizam vários modelos para visualizar as moléculas, e dentre para visualizar as moléculas, e dentre eles estão:eles estão:

Modelos de bolas e varetas: Modelos de bolas e varetas: representam átomos como esferas e representam átomos como esferas e as ligações como varetas.as ligações como varetas.

Modelos moleculares maciços: Modelos moleculares maciços: mostram a aparência que teriam as mostram a aparência que teriam as moléculas numa grande ampliação de moléculas numa grande ampliação de escala. Esses modelos mostram os escala. Esses modelos mostram os tamanhos relativos dos átomos, mas tamanhos relativos dos átomos, mas os ângulos entre as ligações são os ângulos entre as ligações são difíceis de perceber.difíceis de perceber.

Íons e Compostos IônicosÍons e Compostos Iônicos • O núcleo de um átomo fica inalterado num processo químico O núcleo de um átomo fica inalterado num processo químico

comum, mas os átomos podem ganhar ou perder elétrons com comum, mas os átomos podem ganhar ou perder elétrons com facilidade.facilidade.

• Se houver remoção ou adição de elétrons, um átomo neutro se Se houver remoção ou adição de elétrons, um átomo neutro se transforma numa partícula carregada e há formação de um íon. transforma numa partícula carregada e há formação de um íon. Um íon com carga positiva é um cátion, enquanto um outro com Um íon com carga positiva é um cátion, enquanto um outro com carga negativa é um ânion.carga negativa é um ânion.

• Além dos íons simples como NaAlém dos íons simples como Na++ e Cl e Cl-- existem íons poliatômicos, existem íons poliatômicos, como NOcomo NO33

-- (íon nitrato) e SO (íon nitrato) e SO442-2- (íon sulfato). Esses íons são (íon sulfato). Esses íons são

constituídos por átomos unidos como uma molécula, mas têm constituídos por átomos unidos como uma molécula, mas têm carga líquida positiva ou negativa.carga líquida positiva ou negativa.

• As propriedades dos íons são muito diferentes das dos átomos de As propriedades dos íons são muito diferentes das dos átomos de onde provêm.onde provêm.

Previsão das Cargas IônicasPrevisão das Cargas Iônicas• Muitos átomos ganham ou perdem elétrons de Muitos átomos ganham ou perdem elétrons de

modo a ficarem com o mesmo número de modo a ficarem com o mesmo número de elétrons que o gás nobre que estiver mais elétrons que o gás nobre que estiver mais próximo na Classificação Periódica.próximo na Classificação Periódica.

• Os membros da família dos gases nobres são Os membros da família dos gases nobres são quimicamente pouco reativos e formam poucos quimicamente pouco reativos e formam poucos compostos, devido às suas configurações compostos, devido às suas configurações eletrônicas serem muito estáveis.eletrônicas serem muito estáveis.

Compostos IônicosCompostos Iônicos• Boa parte da atividade química é fruto da transferência de elétrons Boa parte da atividade química é fruto da transferência de elétrons

entre as substâncias. Os íons se formam quando um ou mais entre as substâncias. Os íons se formam quando um ou mais elétrons se transferem de um átomo neutro para outro. elétrons se transferem de um átomo neutro para outro.

• Um composto iônico é um composto que tem íons como carga Um composto iônico é um composto que tem íons como carga negativa e íons com carga positiva.negativa e íons com carga positiva.

• Em geral, os cátions são íons de metais e os ânions são íons de Em geral, os cátions são íons de metais e os ânions são íons de não-metais. Por isso, os compostos iônicos são, em geral, não-metais. Por isso, os compostos iônicos são, em geral, combinações de metais e não-metais, como no NaCl. combinações de metais e não-metais, como no NaCl.

• Em contraste com isso, os compostos moleculares são, em geral, Em contraste com isso, os compostos moleculares são, em geral, constituídos exclusivamente por não-metais, com na Hconstituídos exclusivamente por não-metais, com na H22O.O.

• Os compostos químicos são sempre eletricamente neutros. Assim, Os compostos químicos são sempre eletricamente neutros. Assim, os íons num composto iônico combinam-se numa razão tal que a os íons num composto iônico combinam-se numa razão tal que a carga positiva total é exatamente igual à carga negativa total.carga positiva total é exatamente igual à carga negativa total.