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AULA 05 – MODELO ATÔMICO DE BOHR – DIAGRAMA DE PAULING

I – Modelo de Bohr.

Modelo atômico de Bohr é fundamentado na teoria dos quanta e sustentado
experimentalmente com base na espectroscopia. A partir de dados experimentais,
Bohr propõem que a eletrosfera é dividida em diversas camadas ou níveis, os quais
possuem uma quantidade de energia constante. Sendo assim o elétron que está
contido em uma dada camada ou nível, possui exatamente a energia do nível em
questão.

A partir do núcleo atômico temos:




Salto Quântico - é o nome dado ao fenômeno de promoção eletrônica, ocorre quando
um elétron absorve algum tipo de energia e salto para um nível de energia mais
distante do núcleo atômico (mais energético).




Emissão de Fóton – quando um elétron salta de um nível de energia mais externo
(maior energia) para um mais interno (menor energia), a diferença de energia desses
níveis é observada pela emissão de uma onda eletromagnética
(luminosidade) denominada fóton.
 Um exemplo desse fenômeno são fogos de artifícios.




II - Introdução ao modelo contemporâneo.

O modelo atômico atual, reserva alterações na eletrosfera do átomo e quantiza a
energia de cada elétron presente na eletrosfera. Os principais nomes que contribuíram
para o desenvolvimento do modelo atômico contemporâneo são:
     1924 - De Broglie
Modelo da partícula-onda para o elétron. Apresenta a natureza dualista do elétron,
onde esta partícula negativa, extremamente pequena e veloz comporta-se ora como
partícula ora como onda.
     1926 - Heisenberg
Princípio da incerteza. Descreve que em instante algum se pode prever com certeza a
posição e a velocidade de um elétron.
     1927 - Schrödinger
Equação de função de onda para o elétron. Através dessas equações conclui-se que
existe uma região de grande probabilidade de se encontra um determinado elétron,
esta região é chamada de orbital.

III - Estudo da eletrosfera atômica e da distribuição eletrônica.

Camadas eletrônicas ou Níveis de energia .
Através dos postulados de Bohr, evidenciamos que os elétrons estão dispostos ao
redor do núcleo atômico descrevendo órbitas regulares em ordem crescente de
energia. Dessa forma podemos prever que os elétrons de maior energia encontram-se
mais afastados do núcleo e os de menor energia estão mais próximos ao núcleo
atômico.Sendo assim os elétrons estão distribuídos nos níveis de energia:

Camadas eletrônicas         K      L      M      N      O      P       Q
Nível                         1      2       3         4    5        6     7

Cada nível de energia comporta um determinado número de elétrons. O número
máximo de elétrons nas camadas ou níveis de energia é:

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


     Subníveis de energia ( Sommerfeld)

As camadas ou níveis de energia são formados de subcamadas ou subníveis de
energia, designados pelas letras s, p, d, f, g, h, i. Sendo que os subníveis utilizados e
estudados até o presente momento são os subníveis s, p, d, f. assim como nos níveis
de energia, cada subnível comporta um número máximo de elétrons, discriminados a
seguir:

Subnível                                     s         p    d        f
Número máximo de elétrons                    2         6    10       14


     Orbitais (Schrödinger)

Os subníveis são formados de orbitais. Orbital é a região da eletrosfera onde há maior
probabilidade de estar localizado o elétron do átomo. O número máximo de elétrons
em cada orbital é 2.
Através de cálculos de probabilidade foi determinado que um orbital comporta no
máximo 2 elétrons.

Subníveis                 s                 p                   d                f
Nº de elétrons            2                 6                   10              14
Nº de orbitais            1                 3                    5               7

Os orbitais possuem forma geométricas definidas, por exemplo, os orbitais s, possuem
forma esférica, os tipo p são duplo-ovóide (halteres) , os tipo d e os tipo f são de
grande complexidade.
Os subníveis distribuem-se nos níveis de energia, de acordo com o número de
elétrons de cada camada e suas energias.

Níveis                                   Subníveis                          Total
                   2
K              1s                                                           2
L              2s2            2p2                                           8
M              3s2            3p6               3d10                        18
N              4s2            4p6               4d10         4f14           32
O              5s2            5p6               5d10         5f14           32
P              6s2            6p6               6d10                        18
Q              7s2            7p6                                           8

Diagrama de Pauling.

Linus Pauling, observa que o átomo no estado fundamental, apresenta seus
elétrons distribuídos em ordem crescente de energia. Segundo ele, os elétrons
estariam distribuídos em subníveis de acordo com o diagrama a seguir.
Exemplos de distribuição de elétrons:

1- Distribuir em subníveis de energia os elétrons do elemento de Z = 52.
Temos 52 elétrons. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4

2 - Distribuir em subníveis de energia os elétrons para 20Ca2+
Temos 18 elétrons. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

· Importante
Lembre-se que os elétrons cedidos e recebidos são os elétrons que estão na
última
camada ou nível de energia de um átomo, chamada Camada de Valência.



PROPOSIÇÕES DE ATIVIDADES.

   1. Para os átomos a seguir, determine o seu número de prótons, elétrons,
      nêutrons.

Dados os símbolos destes elementos o número atômico (a esquerda do símbolo) e o
número de massa (a direita do símbolo).

   a)    P31
        15

   b)   50Es
              119

   c)   36Kr
             84

   d)   19K
           39



Respostas:
a) 15p, 15e, 16n
b) 50p, 50e, 69n
c) 36p, 36e, 48n
d) 19p, 19e, 20n

   2. (UFRJ) Complete as HORIZONTAIS:

1. Partícula fundamental que não apresenta carga.
2. Um íon sempre apresenta _________ .
3. Partícula emitida pelo núcleo radioativo.
4. Partícula de carga positiva existente no núcleo.
5. Apresenta número atômico igual a 11.
6. Átomos que apresentam os mesmos números atômicos e números de massa
diferentes.




Respostas:

    1. nêutron 2. carga 3. alfa 4. próton 5. sodio 6. Isótopos


    3. (Puc-RS) Dados modelos atômicos:

1. Átomo como partícula descontínua com eletrosfera dividida em níveis de energia.
2. Átomo como partícula maciça indivisível e indestrutível.
3. Átomo como modelo probabilístico sem precisão espacial na localização do elétron.
4. Átomo como partícula maciça com carga positiva incrustada de elétrons.
5. Átomo formado por núcleo positivo com elétrons girando ao seu redor na
eletrosfera.

A alternativa que corresponde cronologicamente à evolução do modelo atômico é

a) 2 - 4 - 1 - 3 - 5
b) 2 - 4 - 5 - 1 - 3
c) 3 - 1 - 5 - 4 - 2
d) 4 - 1 - 5 - 3 - 2
e) 4 - 5 - 2 - 1 – 3

Resposta: letra B

    4. Faça a configuração eletrônica em ordem crescente de energia de subníveis
       para as espécies químicas a seguir:

a) 35Br
b) 7N3-
c) 26Fe2+
d) 8O2-

Respostas:

a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
b) 1s2 2s2 2p6
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
d) 1s2 2s2 2p6

   5. (UFSC-adaptado) Considere um átomo representado pelo seu número atômico
      Z = 58 e em seu estado normal.

É CORRETO afirmar que:

(01) o mesmo possui um total de 20 elétrons em subnível f.
(02) o primeiro nível de energia com elétrons em orbitais d é o nível 4.
(04) se um de seus isótopos tiver número de massa 142, o número de nêutrons desse
isótopo é 82.
(08) os subníveis 5s 4d 5p 6s 4f não estão escritos na sua ordem crescente de
energia.
(16) sua última camada contém 2 elétrons no total.
Soma das corretas ( )

Resposta: 16

   6. (Puc-RS) No modelo atômico atual, os elétrons

a) são partículas que estão mergulhadas em uma massa homogênea de carga
positiva.
b) ocupam níveis definidos de energia.
c) giram ao redor do núcleo em órbitas circulares ou elípticas.
d) têm caráter corpuscular e de onda, simultaneamente.
e) podem ter a sua posição e velocidade determinadas em um dado instante.

Resposta: letra D

   7. (UFPI) Luz fornecida por uma lâmpada de vapor de sódio utilizada em
      iluminação pública é resultado de:

a) transição de elétrons de um dado nível de energia para um outro de maior
energia.
b) remoção de elétrons de um átomo para formar cátions.
c) transição de elétrons de um nível de energia mais alto para um mais baixo.
d) adição de elétrons e átomos para formação de ânions.
e) combinação de átomos para formar moléculas.

Resposta: letra C

   8. (UFF) Alguns estudantes de Química, avaliando seus conhecimentos
      relativos a conceitos básicos para o estudo do átomo, analisam as
      seguintes afirmativas:

I) Átomos isótopos são aqueles que possuem mesmo número atômico e
números de massa diferentes.
II) O número atômico de um elemento corresponde à soma do número de
prótons com o de nêutrons.
III) O número de massa de um átomo, em particular, é a soma do número de
prótons com o de elétrons.
IV) Átomos isóbaros são aqueles que possuem números atômicos diferentes e
mesmo número de massa.
V) Átomos isótonos são aqueles que apresentam números atômicos diferentes,
números de massa diferentes e mesmo número de nêutrons.
Esses estudantes concluem, corretamente, que as afirmativas verdadeiras são
as indicadas por:

a) I, III e V
b) I, IV e V
c) II e III
d) II, III e V
e) II e V

Resposta: letra B

    9. (Puc-MG) "As diferentes cores produzidas por distintos elementos são
       resultado de transições eletrônicas. Ao mudar de camadas, em torno do
       núcleo atômico, os elétrons emitem energia nos diferentes
       comprimentos de ondas, as cores."

("O Estado de São Paulo", Caderno de Ciências e Tecnologia, 26/12/92)

O texto anterior está baseado no modelo atômico proposto por:

a) Niels Bohr
b) Rutherford
c) Heisenberg
d) John Dalton
e) J. J. Thomson

Resposta: letra A

    10. (Puc-MG) Considerando as partículas constituintes do íon Mg2+ e a
        posição do elemento no quadro periódico, pode-se afirmar que esse íon

a) apresenta dois níveis completamente preenchidos.
b) apresenta números iguais de prótons e elétrons.
c) tem um núcleo com 14 prótons.
d) tem a mesma configuração eletrônica que o átomo de argônio.

Resposta: letra A

    11. (UERJ) A figura a seguir foi proposta por um ilustrador para representar
        um átomo de lítio (Li) no estado fundamental, segundo o modelo de
        Rutherford-Bohr.
Constatamos que a figura está incorreta em relação ao número de:

a) nêutrons no núcleo
b) partículas no núcleo
c) elétrons por camada
d) partículas na eletrosfera

Resposta: letra C

   12. (UFRRJ) Considere um átomo cujo número atômico é igual a 19, que
       forma cátion ao participar de reações químicas, e apresenta 20
       nêutrons. Seus números de elétrons, prótons e de massa são,
       respectivamente,

a) 18 e , 19 p e 37.
b) 19 e, 19 p e 37.
c) 19 e, 18 p e 39.
d) 19 e, 19 p e 39.
e) 18 e, 19 p e 39

Resposta: letra D

   13. (Puc-RS) Um cátion de carga 3+ possui 10 elétrons e 14 nêutrons. O
       átomo que o originou apresenta número atômico e de massa,
       respectivamente,

a) 3 e 14
b) 7 e 24
c) 10 e 14
d) 13 e 27
e) 14 e 28

       Resposta: letra D

   14. (Cesgranrio) A distribuição eletrônica do átomo   26   Fe56, em camadas é:

a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
c) K - 2 L - 8 M - 16
d) K - 2 L - 8 M - 14 N - 2
e) K - 2 L - 8 M - 18 N - 18 O - 8 P – 2

       Resposta: letra D

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  • 1. AULA 05 – MODELO ATÔMICO DE BOHR – DIAGRAMA DE PAULING I – Modelo de Bohr. Modelo atômico de Bohr é fundamentado na teoria dos quanta e sustentado experimentalmente com base na espectroscopia. A partir de dados experimentais, Bohr propõem que a eletrosfera é dividida em diversas camadas ou níveis, os quais possuem uma quantidade de energia constante. Sendo assim o elétron que está contido em uma dada camada ou nível, possui exatamente a energia do nível em questão. A partir do núcleo atômico temos: Salto Quântico - é o nome dado ao fenômeno de promoção eletrônica, ocorre quando um elétron absorve algum tipo de energia e salto para um nível de energia mais distante do núcleo atômico (mais energético). Emissão de Fóton – quando um elétron salta de um nível de energia mais externo (maior energia) para um mais interno (menor energia), a diferença de energia desses níveis é observada pela emissão de uma onda eletromagnética (luminosidade) denominada fóton.
  • 2.  Um exemplo desse fenômeno são fogos de artifícios. II - Introdução ao modelo contemporâneo. O modelo atômico atual, reserva alterações na eletrosfera do átomo e quantiza a energia de cada elétron presente na eletrosfera. Os principais nomes que contribuíram para o desenvolvimento do modelo atômico contemporâneo são:  1924 - De Broglie Modelo da partícula-onda para o elétron. Apresenta a natureza dualista do elétron, onde esta partícula negativa, extremamente pequena e veloz comporta-se ora como partícula ora como onda.  1926 - Heisenberg Princípio da incerteza. Descreve que em instante algum se pode prever com certeza a posição e a velocidade de um elétron.  1927 - Schrödinger Equação de função de onda para o elétron. Através dessas equações conclui-se que existe uma região de grande probabilidade de se encontra um determinado elétron, esta região é chamada de orbital. III - Estudo da eletrosfera atômica e da distribuição eletrônica. Camadas eletrônicas ou Níveis de energia . Através dos postulados de Bohr, evidenciamos que os elétrons estão dispostos ao redor do núcleo atômico descrevendo órbitas regulares em ordem crescente de energia. Dessa forma podemos prever que os elétrons de maior energia encontram-se mais afastados do núcleo e os de menor energia estão mais próximos ao núcleo atômico.Sendo assim os elétrons estão distribuídos nos níveis de energia: Camadas eletrônicas K L M N O P Q
  • 3. Nível 1 2 3 4 5 6 7 Cada nível de energia comporta um determinado número de elétrons. O número máximo de elétrons nas camadas ou níveis de energia é: K L M N O P Q 2 8 18 32 32 18 8  Subníveis de energia ( Sommerfeld) As camadas ou níveis de energia são formados de subcamadas ou subníveis de energia, designados pelas letras s, p, d, f, g, h, i. Sendo que os subníveis utilizados e estudados até o presente momento são os subníveis s, p, d, f. assim como nos níveis de energia, cada subnível comporta um número máximo de elétrons, discriminados a seguir: Subnível s p d f Número máximo de elétrons 2 6 10 14  Orbitais (Schrödinger) Os subníveis são formados de orbitais. Orbital é a região da eletrosfera onde há maior probabilidade de estar localizado o elétron do átomo. O número máximo de elétrons em cada orbital é 2. Através de cálculos de probabilidade foi determinado que um orbital comporta no máximo 2 elétrons. Subníveis s p d f Nº de elétrons 2 6 10 14 Nº de orbitais 1 3 5 7 Os orbitais possuem forma geométricas definidas, por exemplo, os orbitais s, possuem forma esférica, os tipo p são duplo-ovóide (halteres) , os tipo d e os tipo f são de grande complexidade. Os subníveis distribuem-se nos níveis de energia, de acordo com o número de elétrons de cada camada e suas energias. Níveis Subníveis Total 2 K 1s 2 L 2s2 2p2 8 M 3s2 3p6 3d10 18 N 4s2 4p6 4d10 4f14 32 O 5s2 5p6 5d10 5f14 32 P 6s2 6p6 6d10 18 Q 7s2 7p6 8 Diagrama de Pauling. Linus Pauling, observa que o átomo no estado fundamental, apresenta seus elétrons distribuídos em ordem crescente de energia. Segundo ele, os elétrons estariam distribuídos em subníveis de acordo com o diagrama a seguir.
  • 4. Exemplos de distribuição de elétrons: 1- Distribuir em subníveis de energia os elétrons do elemento de Z = 52. Temos 52 elétrons. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4 2 - Distribuir em subníveis de energia os elétrons para 20Ca2+ Temos 18 elétrons. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 · Importante Lembre-se que os elétrons cedidos e recebidos são os elétrons que estão na última camada ou nível de energia de um átomo, chamada Camada de Valência. PROPOSIÇÕES DE ATIVIDADES. 1. Para os átomos a seguir, determine o seu número de prótons, elétrons, nêutrons. Dados os símbolos destes elementos o número atômico (a esquerda do símbolo) e o número de massa (a direita do símbolo). a) P31 15 b) 50Es 119 c) 36Kr 84 d) 19K 39 Respostas: a) 15p, 15e, 16n b) 50p, 50e, 69n c) 36p, 36e, 48n d) 19p, 19e, 20n 2. (UFRJ) Complete as HORIZONTAIS: 1. Partícula fundamental que não apresenta carga. 2. Um íon sempre apresenta _________ .
  • 5. 3. Partícula emitida pelo núcleo radioativo. 4. Partícula de carga positiva existente no núcleo. 5. Apresenta número atômico igual a 11. 6. Átomos que apresentam os mesmos números atômicos e números de massa diferentes. Respostas: 1. nêutron 2. carga 3. alfa 4. próton 5. sodio 6. Isótopos 3. (Puc-RS) Dados modelos atômicos: 1. Átomo como partícula descontínua com eletrosfera dividida em níveis de energia. 2. Átomo como partícula maciça indivisível e indestrutível. 3. Átomo como modelo probabilístico sem precisão espacial na localização do elétron. 4. Átomo como partícula maciça com carga positiva incrustada de elétrons. 5. Átomo formado por núcleo positivo com elétrons girando ao seu redor na eletrosfera. A alternativa que corresponde cronologicamente à evolução do modelo atômico é a) 2 - 4 - 1 - 3 - 5 b) 2 - 4 - 5 - 1 - 3 c) 3 - 1 - 5 - 4 - 2 d) 4 - 1 - 5 - 3 - 2 e) 4 - 5 - 2 - 1 – 3 Resposta: letra B 4. Faça a configuração eletrônica em ordem crescente de energia de subníveis para as espécies químicas a seguir: a) 35Br b) 7N3- c) 26Fe2+ d) 8O2- Respostas: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
  • 6. b) 1s2 2s2 2p6 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 d) 1s2 2s2 2p6 5. (UFSC-adaptado) Considere um átomo representado pelo seu número atômico Z = 58 e em seu estado normal. É CORRETO afirmar que: (01) o mesmo possui um total de 20 elétrons em subnível f. (02) o primeiro nível de energia com elétrons em orbitais d é o nível 4. (04) se um de seus isótopos tiver número de massa 142, o número de nêutrons desse isótopo é 82. (08) os subníveis 5s 4d 5p 6s 4f não estão escritos na sua ordem crescente de energia. (16) sua última camada contém 2 elétrons no total. Soma das corretas ( ) Resposta: 16 6. (Puc-RS) No modelo atômico atual, os elétrons a) são partículas que estão mergulhadas em uma massa homogênea de carga positiva. b) ocupam níveis definidos de energia. c) giram ao redor do núcleo em órbitas circulares ou elípticas. d) têm caráter corpuscular e de onda, simultaneamente. e) podem ter a sua posição e velocidade determinadas em um dado instante. Resposta: letra D 7. (UFPI) Luz fornecida por uma lâmpada de vapor de sódio utilizada em iluminação pública é resultado de: a) transição de elétrons de um dado nível de energia para um outro de maior energia. b) remoção de elétrons de um átomo para formar cátions. c) transição de elétrons de um nível de energia mais alto para um mais baixo. d) adição de elétrons e átomos para formação de ânions. e) combinação de átomos para formar moléculas. Resposta: letra C 8. (UFF) Alguns estudantes de Química, avaliando seus conhecimentos relativos a conceitos básicos para o estudo do átomo, analisam as seguintes afirmativas: I) Átomos isótopos são aqueles que possuem mesmo número atômico e números de massa diferentes. II) O número atômico de um elemento corresponde à soma do número de prótons com o de nêutrons.
  • 7. III) O número de massa de um átomo, em particular, é a soma do número de prótons com o de elétrons. IV) Átomos isóbaros são aqueles que possuem números atômicos diferentes e mesmo número de massa. V) Átomos isótonos são aqueles que apresentam números atômicos diferentes, números de massa diferentes e mesmo número de nêutrons. Esses estudantes concluem, corretamente, que as afirmativas verdadeiras são as indicadas por: a) I, III e V b) I, IV e V c) II e III d) II, III e V e) II e V Resposta: letra B 9. (Puc-MG) "As diferentes cores produzidas por distintos elementos são resultado de transições eletrônicas. Ao mudar de camadas, em torno do núcleo atômico, os elétrons emitem energia nos diferentes comprimentos de ondas, as cores." ("O Estado de São Paulo", Caderno de Ciências e Tecnologia, 26/12/92) O texto anterior está baseado no modelo atômico proposto por: a) Niels Bohr b) Rutherford c) Heisenberg d) John Dalton e) J. J. Thomson Resposta: letra A 10. (Puc-MG) Considerando as partículas constituintes do íon Mg2+ e a posição do elemento no quadro periódico, pode-se afirmar que esse íon a) apresenta dois níveis completamente preenchidos. b) apresenta números iguais de prótons e elétrons. c) tem um núcleo com 14 prótons. d) tem a mesma configuração eletrônica que o átomo de argônio. Resposta: letra A 11. (UERJ) A figura a seguir foi proposta por um ilustrador para representar um átomo de lítio (Li) no estado fundamental, segundo o modelo de Rutherford-Bohr.
  • 8. Constatamos que a figura está incorreta em relação ao número de: a) nêutrons no núcleo b) partículas no núcleo c) elétrons por camada d) partículas na eletrosfera Resposta: letra C 12. (UFRRJ) Considere um átomo cujo número atômico é igual a 19, que forma cátion ao participar de reações químicas, e apresenta 20 nêutrons. Seus números de elétrons, prótons e de massa são, respectivamente, a) 18 e , 19 p e 37. b) 19 e, 19 p e 37. c) 19 e, 18 p e 39. d) 19 e, 19 p e 39. e) 18 e, 19 p e 39 Resposta: letra D 13. (Puc-RS) Um cátion de carga 3+ possui 10 elétrons e 14 nêutrons. O átomo que o originou apresenta número atômico e de massa, respectivamente, a) 3 e 14 b) 7 e 24 c) 10 e 14 d) 13 e 27 e) 14 e 28 Resposta: letra D 14. (Cesgranrio) A distribuição eletrônica do átomo 26 Fe56, em camadas é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 c) K - 2 L - 8 M - 16
  • 9. d) K - 2 L - 8 M - 14 N - 2 e) K - 2 L - 8 M - 18 N - 18 O - 8 P – 2 Resposta: letra D