Os Números quânticos se definem como códigos matemáticos associados à quantidade de energia do elétron. Através desses números podemos caracterizar um átomo.
Número quântico principal (n): se refere ao nível de energia em que os elétrons estão localizados, sendo que pode variar de 1 a 7, depende da camada em que se encontra. Essas camadas estão localizadas na eletrosfera atômica. Confira os valores de “n” na Tabela 1:
*Quantidade específica de elétrons para cada camada.
Número quântico secundário (ℓ): É referente aos subníveis (presentes nas camadas K, L, M...). Veja na Tabela 2 os valores de ℓ para cada subnível.
*Para cada subnível existe uma quantidade máxima de elétrons.
A distribuição eletrônica do átomo de Ouro (Au) nos ajudará com a interpretação das tabelas acima. Quais seriam os números quânticos para este átomo? Sabe-se que o número atômico é 79, utilizando o diagrama de Linus Pauling temos:
n = 6
ℓ = 2
De acordo com a Tabela 1,o número quântico principal (n) é 6, pois a última camada preenchida foi a P. O número quântico secundário (ℓ) será 2, porque o último subnível a receber elétrons foi o d. Essa regra é referente à Tabela 2.
Como nós já vimos a Química é essa ciência que busca compreender os mistérios da matéria, e sabemos que essa matéria é formada por átomos.Então nossa aula de hoje vai falar um pouco de como é esse átomo (suaestrutura). Ao longo da história da química o modelo de átomo vem evoluindo, a princípio era uma bolinha (modelo de Dalton) depois veio Thomson e acrescenta a idéia de sub-partículas formando o átomo (modelo do pudim de passas) aonde teríamos uma massa pesada e positiva, e nela encravadas partículas negativas. Já com Rutherford o modelo mudou bastante, modelo que imita o sistema solar, teríamos um núcleo pesado,positivo e pequeno e ao redor uma região chamada de eletrosfera, onde estariam partículas de cargas negativas girando ao redor desse núcleo, é daqui o nosso ponto de partida para essa aula de estrutura do átomo.Então o átomo foi “dividido” em duas regiões bastante distintas núcleo e eletrosfera , no núcleo estão os prótons e nêutrons e na eletrosfera estão os elétrons. Essas partículas possuem carga e massa conforme a tabela abaixo. carga elétrica
natureza valor massa
- núcleo - prótons positiva +1 1
átomo - nêutrons ----- 0 1
- eletrosfera – elétrons negativa -1 1/1840 @ 0
Como você pode perceber no núcleo se concentra a massa do átomo e ele apresenta carga positiva, já na eletrosfera a carga é negativa e os elétrons possuem uma massa desprezível.
Vamos supor que você queira imaginar o átomo, é importante ter uma noção do tamanho do núcleo em relação a eletrosfera, o núcleo é pelo menos 10 000 vezes menor que o tamanho do átomo podendo ser ainda menor dependendo do átomo em questão.Então o núcleo é uma região bem pequena que concentra praticamente toda a massa do átomo, portanto, muita massa num pequeno volume, podemos dizer que o núcleo é muito denso e claro positivo.
A eletrosfera é uma região imensa em relação ao núcleo, com pouca massa, portanto, a eletrosfera é pouco densa e negativa. Se você esta imaginando o átomo percebe que existe nele um grande vazio.
2. ELEMENTO QUÍMICO
O que será que identifica o elemento químico? O que diferencia o carbono do oxigênio?
O núcleo é um lugar bem guardado no interior do átomo (inatingível), nas reações químicas é a eletrosfera quem sofre mudanças. E também conhecemos na natureza átomos diferentes que apresentam o mesmo número de nêutrons, portanto, não será o número de nêutrons que identificará o elemento, mas sim o número de prótons. O número de prótons permanece constante sendo então responsável pelas características de cada elemento.
O que diferencia um elemento do outro é o número de prótons no seu núcleo.
2.1. Número Atômico(Z)-O número atômico (Z) é o número de prótons.
2.2. Elemento Químico-Elemento Químico é um conjunto de átomos com o mesmo número atômico.
Exemplos: Cálcio (Ca) : conjunto de átomos que possuem 20 prótons. eletrosfera
2.3. Número de Massa (A)- Como praticamente toda a massa do átomo se concentra no seu núcleo, chamamos de número de massa (A) a soma de prótons e nêutrons.
Um elemento possui 3 características
elemento - nº atômico (Z) Æ nº de prótons
químico - nº de massa (A) Æ prótons + nêutrons
- símbolo
Representação de um elemento ZSi
A
A = número de massa
Z = número atômico
Si = símbolo do elemento
Obs.: o número de massa pode ser colocado a direita ou à esquerda.
Exemplo: 13Al
27
A=27 Z=13 p=13 e=13 n= 27 –13 = 14
obs.: para determinar o número de nêutrons n = A - Z
3. Isótopos, Isóbaros e Isótonos
3.1. Isótopos
Isótopos são átomos do mesmo elemento químico, portanto, apresentam o mesmo número de prótons, mas o número de massa e o número de nêutrons são diferentes.
Praticamente todos os elementos apresentam isótopos naturais ou artificiais.
Exemplo: 6C12 e 6C14
isótopos do hidrogênio (os isótopos do hidrogênio possuem nomes próprios)
prótio deutério trítio
1 H1 ,1H2,1H3
abundância 99,99% 0,01% traços3.2. Isóbaros
Isóbaros são átomos que apresentam o mesmo número de massa, e o número de prótons e de nêutrons diferentes.
Exemplo: 6C14 e 7N14
3.3. Isótonos
Isótonos são átomos que apresentam o mesmo número de nêutrons, e o número de prótons e de massa diferentes.
Exemplo: 5B11 e 6C12
Resumindo
Z A N
isótopos = ≠ ≠
isóbaros ≠ = ≠
isótonos ≠ ≠ =
4. Átomos e Íons
Todo átomo é eletricamente neutro, pois, possui o número de prótons igual ao de elétrons.
Quando um átomo no momento de uma ligação ganha ou perde elétrons (prótons ≠ elétrons) forma–se um íon.
Íons são partículas que possuem uma determinada carga.
Positivo + Æ p > e (doou elétrons)
Íons
Negativo - Æ p < e (recebeu elétrons)
O íon positivo é chamado de cátion.
O íon negativo é chamado de ânion.
e-
átomo de sódio cátion sódio
eletricamente neutro carga positiva (p > e)
11protóns = 11 elétrons 11 prótons e 10 elétrons e-
Átomo de cloro ânion cloreto
Eletricamente neutra carga negativa (p < e )
17 prótons = 17 elétrons 17 prótons e 18 elétrons
Se você observar os dois íons abaixo
13Al
3+ 8O2-
prótons = 13 prótons = 8
elétrons = 13 – 3 =10 elétrons = 8 + 2 =10
Como eles apresentam o mesmo número de elétrons são chamados de espécies isoeletrônicas.
01. SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURAS HETEROGÊNEAS
I - SÓLIDO - SÓLIDO
a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos.
b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.
c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água. A levigação é usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo da bateia.
d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. Esse processo é utilizado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impurezas.
e) Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente. A cristalização fracionada é usada, por exemplo, nas salinas para a obtenção de sais a partir da água do mar. A evaporação da água permite a cristalização de diferentes sais, sendo que o último a ser obtido é o cloreto de sódio (NaCl), usado na alimentação.
f) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia. Colocando-se a mistura em um recipiente com água, o sal irá se dissolver e a areia se depositar no fundo do recipiente, podendo agora ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água obteremos o sal.
g) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações.
h) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto, num aquecimento da mistura com controle da temperatura.
i) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido. Exemplo: sal e iodo ou areia e iodo (o iodo se sublima por aquecimento).
Obs.: As principais substâncias que podem ser separadas por sublimação são: o iodo, o enxofre e a naftalina (naftaleno).
Ciência que estuda as substâncias, suas estruturas, suas propriedades e suas transformações químicas.
Ciência que estuda a matéria, as substâncias que a constituem e suas transformações.
MATÉRIA: Tudo que possui massa e ocupa lugar no espaço(misturas). Ex. madeira, granito, as plantas, o corpo humano, água, o ár., hematita(minério de ferro), etc.
CORPO: Porção limitada da matéria
Ex: tábua de madeira, pedaço de granito, barra de ferro, etc.
OBJETO: É um utensílio fabricado para ser útil ao homem.
Ex: mesa, cadeira, caderno, caneta, roupas, etc.
SUBSTÂNCIAS :São os diversos tipos de constituintes da matéria(moléculas). Ex. água(H2O),sal do mar (NaCl), açúcar sangüíneo (C6H12O6), sacarose (açúcar de cozinha) (C12H22O11)etc.
Divisão:
Simples - formada por átomos do mesmo elemento.
Composta- formada por mais de dois átomos (ou íons) diferente.
ELEMENTO QUÍMICO: É o nome dado a cada um dos diversos tipos de átomos. Ex: Hidrogénio, Hélio, Carbono, Cloro, Flúor, etc.
ÁTOMO: É a menor estrutura básica formadora das substâncias, constituídas essencialmente de prótons, nêutrons e elétrons.
MOLÉCULAS: Conjunto de átomos ou íons. Ex: H2O (formada por átomos), NaCl (formada por íons), etc.
MISTURAS: É a forma como encontramos a matéria na natureza (uma mistura de substâncias).
- As misturas podem ser: Homogêneas ou Heterogêneas)
SISTEMAS – é o nome dado a uma porção da matéria separa para efeito de estudo em laboratório.
Assim como as misturas os sistemas podem ser:
Sistemas Heterogêneos - Quando visualmente apresentam descontinuidade ou seja mais de uma fase.
Sistemas Homogêneos – Quando apresentam uma única fases, mesmo com auxílio de potentes microscópios, entre os constituintes da mistura (também chamada de soluções)
FASE: Cada porção visualmente uniforme do sistema ou mistura.
FENÔMENOS FÍSICOS E QUÍMICOS
Fenômeno Físico - dizemos que a matéria sofreu transformação física quando, analisando o resultado, constata-se que sua composição não sofreu alteração. Estes fenômenos são ditos também de reversíveis, ou seja podemos fazer o caminho de volta facilmente. Embora existam muitos fenômenos físicos para a química o que mais interessa são as mudanças de estado físico.
Ex.: Evaporação da água por aquecimento, basta resfriar-mos para termos ela líquida novamente.
As substâncias puras possuem propriedades físicas (fusão, ebulição, massa, densidade, dureza, etc.) bem definidas, sendo estas características usadas para diferenciar ou determinar a pureza de um sistema.
As mudanças de estado físico da matéria recebem nomes particulares:
Fenômeno Químico – quando a matéria sofre um fenômeno químico constata-se que houve mudança na sua composição. Estes fenômenos são ditos irreversíveis e as substâncias iniciais são denominadas reagentes, enquanto as formadas chamam-se produto da reação. As reações químicas ocorrida nos fenômenos químicos são representadas graficamente por equações químicas.
Ex.: Na queima do carvão, o carbono e o oxigênio são os reagentes e o gás carbônico o produto da reação.
TIPOS ESPECIAIS DE MISTURAS:
Na natureza a matéria é encontrada em forma de misturas ou seja uma “salada” de substâncias.
Existem misturas que se comportam como substâncias puras em algumas mudanças de estado físico, recebendo nomes especiais
Misturas Eutéticas – Comportam-se como substâncias puras durante a temperatura
de fusão (sólido para líquido – TF ). Ex.: Solda (estanho + chumbo), Gelo + sal de cozinha.
Misturas Azeotrópicas – Comportam-se como subs-tâncias puras durante a temperatura de ebulição (líquido para gasoso – TE ). Ex.: (Álcool 96% + água 4%).
Bibliográfia:
Ricardo Feltre, Antônio Sardela e Usberco - Salvador
