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Anexo 5 -_aula_em_power_point_sobre_estrutura_da_materia_2009

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MATÉRIA & ENERGIA


O que é matéria?




    ENERGIA                MATÉRIA

    Matéria é energia condensada
               (E = mc2)
CONVENÇÕES:


           • Tudo que ocupa lugar no
           espaço e possui massa.

 MATÉRIA

           • Tudo que não ocupa lugar
           no espaço, não possui
           massa e é capaz de realizar
           trabalho.
 ENERGIA
CONVENÇÕES:


          • É uma porção da matéria.

 CORPO



          • É uma porção da matéria
          transformada em em algo útil.

 OBJETO
ESTRUTURA DA MATÉRIA


 MISTURAS
 SUBSTÂNCIAS
 ELEMENTO QUÍMICO
 ÁTOMO
Modelos Atômicos



  400 a.C.-Leucipo     1803 - Dalton     1903 - Thomson
     Demócrito




   1911/1913         1916 - Sommerfeld      1923 - Planck
Rutherford - Bohr                            Heizenberg
Teoria Atômica - Dalton
   A matéria é formada por partículas
  indivisíveis chamadas ÁTOMOS.


• LEI DE LAVOISIER: Lei da conservação das massas.


• LEI DE PROUST: Lei das proporções constantes.


• LEI DE DALTON: Lei das proporções múltiplas.

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  • 1. MATÉRIA & ENERGIA O que é matéria? ENERGIA MATÉRIA Matéria é energia condensada (E = mc2)
  • 2. CONVENÇÕES: • Tudo que ocupa lugar no espaço e possui massa. MATÉRIA • Tudo que não ocupa lugar no espaço, não possui massa e é capaz de realizar trabalho. ENERGIA
  • 3. CONVENÇÕES: • É uma porção da matéria. CORPO • É uma porção da matéria transformada em em algo útil. OBJETO
  • 4. ESTRUTURA DA MATÉRIA  MISTURAS  SUBSTÂNCIAS  ELEMENTO QUÍMICO  ÁTOMO
  • 5. Modelos Atômicos 400 a.C.-Leucipo 1803 - Dalton 1903 - Thomson Demócrito 1911/1913 1916 - Sommerfeld 1923 - Planck Rutherford - Bohr Heizenberg
  • 6. Teoria Atômica - Dalton  A matéria é formada por partículas indivisíveis chamadas ÁTOMOS. • LEI DE LAVOISIER: Lei da conservação das massas. • LEI DE PROUST: Lei das proporções constantes. • LEI DE DALTON: Lei das proporções múltiplas.
  • 7. LEI DE LAVOISIER Lei da Conservação das Massas C + O2 → CO2 +  Partículas iniciais e finais são as mesmas → massa iguais.
  • 8. LEI DE PROUST Lei das Proporções Constantes C + O2 → CO2 + 2C + 2O2 → 2CO2 +  Duplicando a quantidade de átomos todas as massas dobrarão.
  • 9. LEI DE DALTON Lei das Proporções Múltiplas C + O2 → CO2 + 2C + O2 → 2CO +  Mudando a reação, se a massa de um participante permanecer constante, a massa do outro varia segundo valores múltiplos.
  • 10. Estrutura Atômica Rutherford  O ÁTOMO é um sistema oco análogo ao Modelo Planetário. • O núcleo contém prótons e neutrons. • Em torno do núcleo giram os elétrons .
  • 11. Características das partículas subatômicas: Partícula Carga Massa Próton +1 1 Elétron -1 1/1840 Nêutron 0 1 • O átomo é eletricamente neutro → (p = e-). • A massa do átomo está concentrada no núcleo. • O núcleo é cerca de 10000 X menor que o átomo.
  • 12. Notação Química do Átomo: • Número Atômico (Z): n° prótons (p) • Número de Massa (A): A = p + n (neutrons) X N° de massa A N° atômico z Símbolo do elemento
  • 13. Íons: • Definição: é o átomo que perdeu ou ganhou elétrons. • Classificação: Cátion (+): átomo que perdeu elétrons. Ex. átomo: 11Na23 → cátion Na+1 + e- Ânion (-): átomo que ganhou elétrons. Ex. átomo: 17Cl35 + e- → ânion Cl-1
  • 14. Exercícios de fixação: 1. Dê o número de Prótons, elétrons e nêutrons das espécies a seguir: ESPÉCIES p e- n 26 Fe56 26 Fe56 (+2) 15 P31 (-3) 2. (UCSal) O que decide se dois átomos quaisquer são de um mesmo elemento químico ou de elementos químicos diferentes é o número de: b) prótons b) nêutrons c) elétrons d) carga. e) oxidação.
  • 15. Exercícios de fixação: 3. O elemento de número atômico 16 é constituído de vários nuclídeos, sendo que o mais abundante é o 32. Quantos prótons e nêutrons, respectivamente, possui esse nuclídeo? a) 8 e 8. b) 8 e 16. c) 16 e 8. d) 16 e 16 e) 24 e 8 Nota: núclideo é o nome dado ao núcleo.
  • 16. ISÓTOPOS: São átomos com o mesmo número de PRÓTONS. Exemplos: 6 C12 e 6 C14 8 O15 e 8O16 1 H1 1 H2 1H3 Hidrogênio Deutério Trítio 99,98% 0,02% 10-7 %
  • 17. ISÓBAROS:  São átomos com o mesmo número de MASSA Exemplos: 18Ar40 e 20Ca40 21Sc42 e 22Ti42 ISÓTONOS:  São átomos com o mesmo número de NÊUTRONS Exemplos: 15P31 e 16S32 18Kr38 e 20Ca40
  • 18. RESUMO: Isótopos = Z (= p), ≠A e ≠ n ÁTOMO Isóbaros ≠ Z (≠p), = A e ≠ n Isótonos ≠ Z (≠p), ≠ A e = n Obs. Existem ainda as chamadas espécies isoeletrônicas, que possuem o mesmo número de elétrons. Exemplo: 11 Na23(+1) 8 O16(-2) e 9 F19(-1)
  • 19. Exercícios de fixação: 1. Dados os átomos: 40 A80 B82 40 42 C80 D83 41 a) Quais são os isótopos? b) Quais são os isóbaros? c) Quais são os isótonos? 2. Tem-se três átomos genéricos A, B e C. De acordo com as instruções: A é isótopo de B / B é isóbaro de C / A é isótono de C Calcule o n° de massa do átomo A, sabendo - se que o n° atômico de A é 21, o n° de massa de B é 45 e o número atômico de C é 22.
  • 20. Exercícios de fixação: 3. Tem - se dois átomos genéricos e isótopos A e B, com as seguintes características: Átomo N° Atômico N° de Massa A 3x - 6 5X B 2x + 4 5x - 1 Determine a soma total do número de nêutros dos dois átomos. (nA + nB)
  • 21. Estrutura Atômica Atual  Bohr complementou o modelo atômico de Rutheford implementando a idéia de níveis ou camadas eletrônicas. Postulados: 1°) Os elétrons descrevem órbitas circulares em torno do núcleo atômico, sem absorverem ou emitirem energia. 2°) O elétron absorve uma quantidade definida de energia quando salta de um nível energético para outro mais externo, ao retornarem aos níveis originais, devolvem essa energia na forma de ondas eletromagnéticas. + ) ) ) ) ) - -
  • 22. Números Quânticos  Números Quânticos - Definem a energia e a posição mais provável de um elétron na eletrosfera. São eles: 2. Número quântico Principal. 3. Número Quântico Secundário. 4. Número Quântico Magnético. 5. Número Quântico Spin.
  • 23. Número Quântico Principal (n)  Define o nível de energia ou camada: ) ) ) ) ) ) ) K L M N O P Q n= 1 2 3 4 5 6 7
  • 24. Número Quântico Principal (n)  Número máximo de elétrons por camada: n° max. e- = 2n2 . Camada K L M N O P Q n 1 2 3 4 5 6 7 n° max. e- 2 8 18 32 32 18 2 Obs. A expressão n° e- = 2n2, na prática só é válida até a quarta camada.
  • 25. Número Quântico Secundário (l)  Define o subnível de energia: l = n –1, apenas quatro foram observados: Subnível s p d f l 0 1 2 3 n° max. e- 2 6 10 14 Obs. O Número máximo de elétrons por subnível é dado por: n° max. e- = 2(2 l +1)
  • 26. Número Quântico Magnético (m)  Define a orientação espacial, região mais provável de se encontrar um elétron (orbital), m varia de – l a + l. 0 s = 1 orbital -1 0 +1 p = 3 orbitais -2 -1 0 +1 +2 d = 5 orbitais -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 f = 7 orbitais
  • 27. Número Quântico Spin (s)  Define o sentido da rotação do elétron sentido horário s = - ½ anti-horário s = + ½ Horário Anti-horário
  • 28. Distribuição Eletrônica Linus Pauling  Regras e pricípios gerais para distribuição dos elétrons no átomo:  Energia total do elétron: E = n + l.  O elétron tende a ocupar as posições de menor energia. 3. Princípio da Exclusão de Pauling – o átomo não pode conter elétrons com números quânticos iguais. 4. Regra de Hund – em um subnível os orbitais são preenchidos parcialmente com elétrons do mesmo spin depois completados com elétrons de spins contrários.
  • 29. Diagrama de Linus Pauling Níveis s p d f e- K 1 2 1s L 2 2s 2p 8 M 3 3s 3p 3d 18 N 4 4s 4p 4d 4f 32 O 5 5s 5p 5d 5f 32 6s 6p 6d P 6 18 7s Q 7 2 2 6 10 14 Max. de e-
  • 30. Exercícios de fixação: 1. Indique os quatro números quânticos para os elétrons: a) ↓ b) ↑ (camada L) (4° nível) c) ↓ (nível 6) 2. Qual o número de subníveis e o número de orbitais, respectivamente, presentes no 3° nível? a) 1 e 3 b) 3 e 3 c) 3 e 9 d) 9 e 9 e) 9 e 18
  • 31. Exercícios de fixação: 3. Indique qual dos conjuntos de números quânticos abaixo citados é impossível: a) 2, 0, 0, -1/2 b) 3, 2, +1, +1/2 c) 3, 0, +1, -1/2 d) 4, 1, 0, -1/2 e) 3, 2, -2, -1/2 Exercícios página 38 e 39 vide módulo.
  • 32. Exercícios de fixação: 1. Assinale a opção que contraria a regra de Hund: a) ↑ b) ↑↓ c) ↑↓ ↑ ↑ d) ↑↓ ↑↓ ↑ e) ↑↓ ↑ 2. Qual o número atômico do elemento cujo elétron de diferenciação do seu átomo neutro apresenta o seguinte conjunto de números quânticos: (n = 2, l = 1, m = 0, s = + 1/2) c) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 9 Obs. Considere como spin negativo o 1° elétron que entra no orbital.
  • 33. Exercícios de fixação: 3. Para o elemento cuja configuração eletrônica de nível de valência é 3s2 3p5, pode-se afirmar: (01) Seu número atômico é 7. (02) Existem 5 elétrons desemparelhados em sua estrutura. (04) No 3° nível encontramos apenas um orbital incompleto. (08) No 3° nível existem 3 elétrons p com número quântico de spin iguais. (16) Sua configuração eletrônica poderia ser representada como 1s2 2s2 3s2 3px2 3py2 3pz1. (32) O elétron de diferenciação localiza-se no subnível 3pz.