1 – ESTRUTURA ATÓMICA

1. Ciências Físico-químicas - 9º ano de escolaridade Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 1 – ESTRUTURA ATÓMICA A origem dos átomos Estrutura atómica Número atómico, número de massa e isótopos Massa das partículas Distribuição eletrónica Formação de iões

2. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares OBJETIVOS • Identificar as partículas constituintes dos átomos; • Visualizar os átomos em termos de nuvem eletrónica; • Comparar tamanhos e massas de átomos diferentes; • Identificar os iões a partir dos átomos correspondentes; • Distribuição dos eletrões nos átomos e nos iões; • Relacionar a organização da Tabela Periódica com a estrutura atómica dos elementos; • Reconhecer o átomo como unidade estrutural básica de toda a matéria; • Conhecer a constituição do átomo; • Identificar propriedades das partículas subatómicas; • Descrever o modelo da nuvem atómica; • Estabelecer comparações entre as massas e/ou as dimensões dos átomos e das partículas subatómicas.

3. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica QUESTÃO: COMO SE DISTRIBUEM OS ELETRÕES NOS ÁTOMOS E NOS IÕES? • Os eletrões de um átomo não têm todos a mesma energia; distribuem-se por níveis de energia • Os níveis de energia são caraterizados por um numero, n, que pode tomar valores inteiros de 1 a 7. • A energia dos eletrões que se encontram mais próximos do núcleo é menor do que a energia dos eletrões que se encontram mais afastados, visto estes estarem menos atraídos pelo núcleo. • Cada nível de energia também pode ser designado por camada, K, L, M N… • Nível 1  camada K • Nível 2  camada L • Nível 3  camada M • Nível 4  camada N Num átomo, os eletrões estão distribuídos por níveis de energia

4. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica QUESTÃO: QUAL O NÚMERO MÁXIMO DE ELETRÕES POR NÍVEL ENERGÉTICO? • Cada nível de energia tem um valor de energia bem definido, ou seja, está quantificado, e só pode conter um determinado número máximo de eletrões, dado pela expressão 2n2, em que n é o número do nível energético. • Os eletrões distribuem-se por ordem crescente de energia, isto é, ocupam primeiro níveis de energia mais próximos do núcleo. O número máximo de eletrões de um nível de energia é dado pela expressão 2n2,

5. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica Nível 4 n = 4 Nível 3 (…) Nível 2 Nível 1 Energia crescente NÚCLEO n = 3 n = 2 n = 1

6. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica • A distribuição ou configuração eletrónica de um átomo mostra como estão distribuídos os seus eletrões pelos vários níveis de energia. • O último nível de energia preenchido não pode ter mais de oito eletrões, com exceção do primeiro nível, que só pode conter dois eletrões. Principio da energia mínima Os átomos têm tendência a encontrar-se no estado mais estável, que é aquele a que corresponde a menor energia possível, ou seja, o nível de menor energia é o nível 1. Exemplo:Potássio Nível 1 tem (2 x 12) = 2 eletrões Nível 2 tem (2 x 22) = 8 eletrões Nível 3 tem (2 x 32) = 18 eletrões Mas, o último nível não pode conter mais do que 8 eletrões  o último eletrão deve passar para o nível seguinte!!! Exemplo:Sódio Nível 1 tem (2 x 12) = 2 eletrões Nível 2 tem (2 x 22) = 8 eletrões Nível 3 tem 1 eletrão Esta é a configuração eletrónica para o átomo de sódio no estado de menor energia possível ou estado mais estável

7. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica Exemplo:Bromo Nível 3 tem (2 x 32) = 18 eletrões, uma vez que não é o último nível preenchido. Exemplo:Estrôncio • Os eletrões do último nível de energia de um átomo (nível mais externo) designam-se por eletrões de valência; • Os átomos dos gases nobres, átomos mais estáveis que se conhecem, possuem todos 8 eletrões de valência exceção do hélio que só tem 2 eletrões. • O número máximo de eletrões no último nível de energia é oito.

8. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica Os eletrões de um átomo podem transitar de um nível de energia para outro. n = 4 • Para que os eletrões transitem de um nível de menor energia para outro de maior energia é necessário que haja absorção de energia por parte do átomo. • Para que os eletrões transitem de um nível de maior energia para outro de menor energia é necessário que haja emissão de energia por parte do átomo. n = 4 n = 3 Energia absorvida n = 3 Energia emitida n = 2 n = 2 n = 1 n = 1

9. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica • A distribuição eletrónica do estado de menor energia de um determinado átomo corresponde ao estado fundamental desse átomo. Porém, os átomos podem também encontrar-se em estados excitados quando um ou mais eletrões transitam para níveis de energia superiores, por absorção de energia por parte dos átomos. Exemplo: Distribuição eletrónica de um possível estado excitado para o átomo de potássio: 19K : 2 -8-7-2 • Normalmente, os estados excitados dos átomos são transitórios, isto é, os eletrões rapidamente transitam para níveis de menor energia, emitindo energia que têm a mais. Partículas isoeletrónicas: são partículas que apresentam igual distribuição eletrónica (mas diferente número atómico).

10. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica QUESTÃO: COMO SE FORMAM OS IÕES? Iões Catião ou ião positivo Anião ou ião negativo • Se átomo perde eletrões torna-se uma partícula positiva; • Ao perder eletrões, fica com mais protões do que eletrões • Se átomo ganha eletrões torna-se uma partícula negativa; • Ao ganhar eletrões, fica com menos protões do que eletrões Nº protões < nº eletrões Nº protões > nº eletrões Exemplo: magnésio, perde dois eletrões, forma um ião dipositivo. Exemplo: Flúor, ganha um eletrão, forma um ião mononegativo.

11. Unidade 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 3.1. Estrutura atómica Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares Distribuição eletrónica QUESTÃO: QUE ÁTOMOS TÊM TENDÊNCIA A FORMAR CATIÕES E ANIÕES? • Num átomo o número de eletrões no último nível de energia é oito (eletrões de valência); • Todos os átomos com oito eletrões de valência são muito estáveis (gases nobres, exceto hélio. • Há átomos que têm tendência a transformar-se em iões, cedendo ou recebendo eletrões, logo, a sua nuvem eletrónica passa a ter 8 eletrões de valência, e tornam-se mais estáveis. • Exemplo: • O átomo de sódio, 11Na, tem tendência a transformar-se no catião 11Na+, cedendo um eletrão, fica com 8 eletrões de valência, portanto, mais estáveis. • 11Na : 2 – 8 – 1 (1 eletrão de valência) 11Na+: 2 -8 (8 eletrões de valência) • * O átomo de cloro, 17Cl, tem tendência a transformar-se no anião cloreto, 17Cl-, captando um eletrão ficando com 8 eletrões de valência, e mais estável. • 17Cl : 2 – 8 – 7 (7 eletrões de valência) 11Cl- : 2 -8 - 8 (8 eletrões de valência)