fisica das radiações

1. Prof. Mário Araújo

2. Átomo e Modelos Atómicos
O que compõe a matéria?
Qual é a magnitude da matéria?
•Embora um tecido tenha estrutura
extremamente complexa, compõe-se de átomos
e combinações de átomos.
•O átomo é o alicerce de todo tecnólogo em
radiologia para a compreensão da interação
entre radiação ionizante e matéria.

3. Evolução dos Modelos Atómicos
Átomo grego
 Referência mais antiga na busca pela
estrutura da matéria;
 Matéria composta por quatro substâncias:
terra, água, ar e fogo;
 Usaram o termo átomo (indivisível) para
descrever a menor parte das quatro sustâncias
da matéria;
 Cada tipo de átomo era representado por
um símbolo;
Modelo proposto por Demócrito.
 Hoje sabemos que o átomo é a menor
partícula da matéria que tem as propriedades
de um elemento.
 Sabemos também que muitas partículas são
menores que o átomo e são chamadas
partículas subatômicas.
Demócrito (460-370 a.C.)

4. Átomo de Dalton (1808)
Evolução dos Modelos Atómicos
Séc. XIX – Dalton “ressuscita” A Teoria
Atómica.
John Dalton (1776 – 1844)
Na segunda metade do séc. XVIII, a Química sofreu
uma grande evolução.
Certos fatos não podiam ser explicados pela teoria
de Aristóteles, como a Lei de Lavoisier: “A massa dos
reagentes é igual à massa dos produtos”.
Para explicar estes factos Jonh Dalton propôs, em
1807, o seu modelo atómico.
 A matéria é composta por pequenos corpúsculos,
que não se subdividem – os Átomos;
 Os átomos do mesmo elemento são iguais entre si –
têm a mesma massa;
 A matéria é formada pela união de diferentes átomos
em proporções definidas.

5. Evolução dos Modelos Atómicos
Átomo de Thomson (1904)
J. J. Thomson
(1856 - 1940)
Thomson realizou uma série de experiências
utilizando um tubo de raios catódicos (tubo
semelhante aos tubos existentes no interior dos
televisores).
Neste tubo, eram efectuadas descargas elétricas
através de um gás rarefeito.
Tubo de raios
catódicos
Ao estudar as descargas no interior deste aparelho,
Thomson, descobriu o elétron.
 A descarga emitida tinha carga elétrica negativa e
era de natureza corpuscular.
 A sua massa era muito menor que a massa de
qualquer átomo conhecido – eram os elétrons.
 Thomson provou que os elétrons eram corpúsculos,
dotados de carga elétrica e de massa, que fazem parte
de toda a matéria.
Observava-se uma fluorescência esverdeada
devido à existência de partículas de carga
negativa que saem dos átomos do cátodo.

6. Eletrons (partículas
com carga eléctrica
negativa)
Esfera com carga
elétrica positiva
 O átomo era uma esfera maciça de
carga eléctrica positiva, estando os
electrões dispersos na esfera.
 O número de electrões seria tal
que a carga total do átomo seria
zero.
Modelo do “Pudim de Passas”

7. Evolução dos Modelos Atómicos
Átomo de Rutherford (1911)
Ernest Rutherford
(1871 - 1937)
 Cientista neozelandês, estudou com J.J. Thomson.
 Em 1908 realizou uma experiência que lhe permitiu
propor um novo modelo atómico.
 A grande maioria dos raios α passou pela lâmina.
 Foram poucos os raios α reflectidos pela lâmina.
 Pouquíssimos raios α passaram pela lâmina sofrendo desvio.

8.  A maior parte do espaço do átomo é espaço vazio.
 No seu interior, existe uma pequena região central positiva (núcleo).
 No núcleo encontra-se a maior parte da massa do átomo.
 Os eletrons giram à volta do núcleo em órbitas circulares.
Modelo Planetário

9. Átomo de Bohr (1913)
Evolução dos Modelos Atómicos
 Niels Bohr
(1885 - 1962)
 Niels Bohr trabalhou com Thomson, e posteriormente
com Rutherford.
 Tendo continuado o trabalho destes dois físicos,
aperfeiçoou, em 1913, o modelo atómico de Rutherford.
 Apenas algumas órbitas seriam permitidas aos
elétrons;
 Cada órbita correspondia a um nível de energia
bem definido do elétrons;
 Os elétrons podem saltar de uma órbita para outra,
ao absorver ou emitir energia.
 O nível mais energético seria o mais distante do
núcleo, e o menos energético o mais próximo.
 Este modelo adequa-se muito bem a átomos
com apenas um elétron, falhando para átomos com
vários elétrons;
 Este modelo também não explica a interação
entre vários átomos.

10. Átomo de Schrödinger (1927)
Evolução dos Modelos Atómicos
 Por volta de 1927, os cientistas deixaram de
acreditar que o elétron teria uma trajetória bem definida
em torno do núcleo.
 Schrödinger propôs o modelo da Nuvem eletrónica.
Erwin Schrödinger
(1887 – 1961)
Os elétrons movem-se de forma desconhecida com
velocidade elevadíssima;
O movimento do elétrons passou a ser descrito por
uma nuvem eletrónica;
Quanto mais densa é a nuvem, maior é a
probabilidade de se encontrar aí o elétrons;
A nuvem é mais densa próximo do núcleo, e menos
densa longe do núcleo.

11. Mas de que é feito o núcleo atómico?
 Até 1920, o núcleo do átomo era considerado
com uma esfera maciça de carga elétrica positiva.
 Mas, em 1920, Rutherford caracteriza o prótons
como sendo a unidade de carga elétrica positiva.
No decurso das suas investigações depara-se com:
Átomos do mesmo
elemento químico
apresentam massas
diferentes.
Deverá existir
outra partícula no
núcleo atómico!
Evolução dos Modelos Atómicos
 Mas só em 1932, James Chadwick descobre
o Nêutron.
Após vários anos de busca, encontrou, em
1932, uma partícula subatómica no núcleo do
átomo, além do já conhecido próton.
James Chadwick
(1891 – 1974)
 O Nêutron não tem carga elétrica, e tem
aproximadamente a mesma massa do próton.

12. Modelo Atómico
Dimensão dos
átomos
Se 100 milhões de pessoas se
reduzissem ao tamanho de átomos,
formavam uma fila de apenas 1cm.
Um ponto final
pode conter mais
de 3 milhões de
átomos.

13.  Número atômico (Z) – é o número de prótons existentes
no núcleo de um átomo.
Representa a “identidade do átomo”.
Exemplo: Z = 1 (Hidrogênio contendo 1 próton)
Z = 11 (Sódio contendo 11 prótons)
IDENTIFICAÇÃO DOS ÁTOMOS
Número de massa (A) – é a soma do número de prótons
(Z) e de nêutrons (N) existentes num átomo.
A = Z + N
Obs: os elétrons não são considerados na fórmula, uma vez
que a massa dos elétrons é desprezível, se comparada as
massas dos prótons e nêutrons.
Exemplo: O átomo de Na tem 11 prótons, 12 nêutrons e 11
elétrons.
A = 11 + 12 = 23

14. Elemento químico – é o conjunto de átomos com o
mesmo número atômico (Z).
Exemplo: o elemento químico potássio (K), ou seja, todos
os átomos que apresentam o número atômico 19.
Representação das partículas em um átomo:
19K39 temos: Z = 19, A = 39 e N = 20
IDENTIFICAÇÃO DOS ÁTOMOS
Isótopos, isóbaros e isótonos
Com base no número atômico (Z), número de massa
(A) e número de nêutrons (N) de diferentes átomos,
podemos encontrar conjuntos de átomos que apresentam
algum número em comum. Para tanto, surgiram alguns
conceitos que definem estas igualdades.

15. Isótonos - são átomos com mesmo número de nêutrons que
apresentam diferentes números de massa e números atômicos
(elementos diferentes).
Exemplo: 17Cl37
20Ca40 ambos apresentam N = 20
Isóbaros - são átomos com mesmo número de massa (A) e
diferentes números de prótons (elementos diferentes).
Exemplo: 19K40
20Ca40 ambos apresentam A = 40
Isótopos - são átomos com mesmo número de prótons (Z) e
diferente número de massa (A). Portanto, isótopos são átomos
do mesmo elemento químico que apresentam diferentes
números de nêutrons.
Exemplo: 6C12
6C14 ambos apresentam Z = 6
Notação Geral
X
Z
A
X
Z
A
ou

16.  Íons – são átomos que ganharam ou perderam elétrons.
Cátion – quando um átomo perde elétron(s), ele se torna
um íon positivo.
Exemplo: Na (sódio) no estado normal apresenta 11
prótons, 12 nêutrons e 11 elétrons.
Na1+ (cátion sódio) com a perda de 1 elétron passa a
apresentar 11 prótons, 12 nêutrons e 10 elétrons.
Ânios – quando um átomo ganha elétron(s), ele se torna
um íon negativo.
Exemplo: Cl (cloro) no estado normal apresenta 17 prótons,
18 nêutrons e 17 elétrons.
Cl1- (ânion cloreto) com o ganho de 1 elétron passa a
apresentar 17 prótons, 18 nêutrons e 18 elétrons.

17. 01) São dados os átomos A, B e C:
A: número atômico 20 e tem 21 nêutrons.
B: número de massa 40 e 22 nêutrons.
C: 20 prótons e 20 nêutrons.
Pertencem ao mesmo elemento químico os átomos:
a) A e B.
b) A e C.
c) B e C.
d) A, B e C.
e) A, B e C são de elementos diferentes.
Átomos de mesmo elemento químico têm mesmo número de prótons
A: Tem 20 prótons.
B: tem Z = 40 – 22 = 18 prótons
C: Tem 20 prótons.

18. 02) Os íons representados a seguir apresentam o mesmo(a):
a) massa.
b) raio atômico.
c) carga nuclear.
d) número de elétrons.
e) energia de ionização.
o Ca tinha 20 elétrons e perdeu 2, ficando com 18 elétrons
o K tinha 19 elétrons e perdeu 1, ficando com 18 elétrons
40
Ca K
39
20 19
2+ +
e

19. 03) Conhecem-se os seguintes dados referentes aos átomos A, B e C:
A tem número atômico 14 e é isóbaro de B.
B tem número atômico 15 e número de massa 30, sendo isótopo de C.
A e C são isótonos entre si.
Qual o número de massa de C?
A B C
14
isóbaros
15
30
isótopos
15
30
isótonos
N = 30 – 14
N = 16
N = 16
N = A – Z
A = Z + N
A = 15 + 16
A = 31