Representação Simbólica de um Átomo

Número Atómico (Z)

O Número Atómico (Z) corresponde ao número de protões que existem no núcleo do átomo.

Número Atómico (Z) = Número de Protões

Número de Massa (A)

O Número de Massa (A) corresponde ao total de partículas (protões e neutrões) que existem no núcleo do átomo.

Número de Massa (A) = Número de Protões + Número de Neutrões

A representação simbólica de um átomo faz-se da seguinte forma:

Sendo X o símbolo químico do elemento, Z o Número Atómico e A o Número de Massa.

Como se Formam os Iões?

A formação de iões vem da necessidade de os átomos terem o último nível de energia com electrões totalmente preenchido.




Este átomo tem 3 níveis de energia com electrões, e o último nível com electrões, o nível 3, apenas tem 7 electrões, não estando por isso completamente preenchido. Para estar completamente preenchido, o último nível com electrões deve ter 8 electrões (, à excepção dos casos em que o último nível com electrões coincide com o primeiro. Nesses casos são necessários apenas 2 electrões). Assim, este átomo de Cloro não é estável, e para se tornar estável pode...

• ganhar 1 electrão e fica com o último nível completamente preenchido;  
• perder os 7 electrões do nível 3 e fica com o nível anterior completamente preenchido.

É muito mais provável o átomo ganhar 1 electrão do que perder 7 electrões:




Como ganha 1 electrão, passa a ter excesso de cargas negativas, logo dá origem ao ião Cloreto, com carga mononegativa (-1).

A Formação de Iões

Grande parte dos átomos, quando isolados, não são estáveis e, por isso, têm tendência a unir-se a outros átomos dando origem a moléculas, ou então ganham ou perdem electrões, dando origem a iões.

Como Distribuir os Electrões pelos respectivos Níveis?

Para distribuíres os electrões pelos diferentes níveis em torno do núcleo, deves obedecer a algumas regras:

1.º - Começar a distribuir os electrões pelo nível de menor energia, o nível 1;
2.º - Quando o nível 1 estiver completo, começas a preencher o nível 2, e assim sucessivamente;
3.º - O ultimo nível com electrões não pode ter mais do que 8 electrões.


Podemos aplicar estas regras para distribuir os electrões em torno de um átomo de Cloro, cujo número atómico é 17. Se o número atómico é 17, então o átomo tem 17 protões e por isso 17 electrões. São estes 17 electrões que queremos distribuir em torno do núcleo. Utilizando as regras anteriores podemos começar a distribuir os electrões pelos níveis respectivos:


O primeiro nível a ser preenchido é o nível 1, e este só pode ter no máximo 2 electrões. Vamos representar os electrões por círculos pretos:


Dos 17 electrões que tínhamos para distribuir, já só temos 15, porque 2 já estão no nível 1. Vamos agora preencher o nível 2, que pode ter no máximo 8 electrões:


Agora já só restam 7 electrões, pois já distribuímos 10. Estes 7 electrões podem ocupar o nível seguinte, o nível 3:


Como já não temos mais electrões para distribuir, os níveis 4, 5, 6, ... ficam vazios:


Está completa a distribuição dos electrões pelos respectivos níveis electrónicos. Temos 2 electrões no nível 1, 8 electrões no nível 2 e 7 electrões no nível 3. A distribuição electrónica do átomo de Cloro é:

17Cl → 2 - 8 - 7

A Distribuição Electrónica

Os electrões giram em torno do núcleo do átomo porque se sentem atraídos por este. Esta atracção deve-se ao facto de estes terem carga oposta, os protões têm carga positiva, enquanto os electrões têm carga negativa e é esta diferença de carga que os leva a atraírem-se mutuamente.

Na nuvem electrónica apenas existem electrões, com carga negativa, e quando estes se aproximam demasiado uns dos outros, pelo facto de terem carga semelhante, vão-se repelir e afastar. Por esse motivo, os electrões "organizam-se" no espaço em torno do núcleo, mantendo-se o mais próximo possível do núcleo e ao mesmo tempo o mais afastado possível entre eles. Assim:

• há electrões que giram preferencialmente mais próximos do núcleo;
• há electrões que giram preferencialmente mais afastados do núcleo.
• Aqueles que giram mais próximos do núcleo são os de menor energia, enquanto os que giram mais afastados do núcleo são os de maior energia.

No espaço em torno do núcleo temos então diferentes níveis de proximidade ao núcleo, onde giram os electrões (já sabes que os electrões não têm órbitas bem definidas em torno do núcleo e que o Modelo de Bohr não é o mais correcto e actual para explicar o átomo. Ainda assim, vamos partir dele para explicar a organização dos níveis electrónicos em torno do núcleo do átomo):



Cada um destes níveis pode ter um determinado número máximo de electrões. Os níveis mais próximos do núcleo "têm espaço" para menos electrões, enquanto os níveis mais afastados do núcleo "têm espaço" para mais electrões. Para saber o número de electrões que cada nível pode ter, aplica-se a expressão matemática:

N.º máximo de electrões do nível = 2n2 sendo n o nível, que pode ter valor 1, 2, 3, ...

Aplicando a expressão e substituindo o n pelo número do nível obtém-se:

Modelo da Nuvem Electrónica

O modelo atómico tido como o mais correcto, com base nos conhecimentos que hoje temos, é o Modelo da Nuvem Electrónica.

Este modelo diz que:

• a zona central do átomo, a que se dá o nome de núcleo, é constituida por protões (partículas com carga positiva) e neutrões (partículas com carga neutra);
• à volta do núcleo do átomo giram os electrões;
• os electrões não têm órbitas bem definidas, possuem antes movimentos aleatórios em torno do núcleo do átomo;
•  na nuvem electrónica, há electrões que se encontram preferencialmente mais próximos do núcleo e outros que se encontram preferencialmente mais afastados; 
•  o núcleo é muito pequeno quando comparado com o tamanho da nuvem electrónica. É possível por isso concluir que a maior parte do átomo é espaço vazio.

Modelo Atómico de Bohr

Niels Bohr, um cientista dinamarquês que já tinha trabalhado com Ernest Rutherford, completou em 1913, o Modelo Atómico de Rutherford.

Niels Bohr (1885 - 1962)

Bohr concluiu que:

•  os electrões se movem em torno do núcleo com órbitas circulares;
•   a cada órbita corresponde uma determinada energia;
•   os electrões com mais energia movem-se em órbitas mais afastadas do núcleo.

Modelo Atómico de Rutherford

No início do século XX, um cientista de nome Ernest Rutherford propôs um novo modelo de representação do átomo, com base em novos estudos por ele realizados.

Ernest Rutherford (1871 - 1937)

Após diversas experiências, Rutherfor concluiu que:

•  a maior parte do átomo era espaço vazio;
•  na região central do átomo, a que chamou núcleo, concentra-se toda a massa do átomo; 
• o núcleo tem carga positiva; 
• os electrões giram em torno do núcleo, tal como os planetas em torno do Sol.

Modelo Atómico de Thomson

Um cientista de nome Joseph Thomson realizou, no final do século XIX, uma série de experiências tirar novas conclusões sobre a constituição de um átomo.

Joseph Thomson (1856 - 1940)

Thomson concluiu que o átomo não era apenas uma esfera indivisível como tinha dito Dalton. Esta esfera tinha carga positiva e no seu interior existiam partículas com carga eléctrica negativa, a que se dá o nome de electrões.

Modelo Atómico de Dalton

Durante muito tempo pensava-se que os átomos tinham forma esférica e que eram indivisíveis. No século XIX, um cientista chamado John Dalton propôs um modelo de representação do átomo com base nas ideias da altura.

John Dalton (1766 - 1844)

Dalton caracterizou o átomo como sendo esférico, indivisível e indestrutível.

Os Modelos Atómicos

Ao longo dos tempos, foram surgindo diferentes modelos para explicar a forma e constituição de um átomo. À medida que a ciência progride, também progride a visão que o Homem tem do átomo, surgindo novos modelos que tentam explicar a sua constituição.

A massa dos átomos

O átomo é constituído por protões, neutrões e electrões. Destas partículas, a massa dos protões e dos neutrões é semelhante, enquanto a massa de um electrão é bastante mais baixa do que a massa do protão e do neutrão:

• Massa do protão = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 00166057 Kg (1,66057x10-27 Kg)  
• Massa do neutrão = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 00166057 Kg (1,66057x10-27 Kg)  
• Massa do Electrão = 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 0009109 Kg (9,109x10-31 Kg)

Sendo a massa do electrão tão pequena quando comparada com a do protão e do neutrão, conclui-se que a massa do átomo está concentrada sobretudo no seu núcleo.

O tamanho dos átomos

Os átomos apresentam dimensões muito reduzidas e são por isso bastante difíceis de estudar. São tão pequenos que ...

...um ponto final com tinta de uma caneta pode conter mais de 3 milhões de átomos.












... 100 milhões de pessoas reduzidas ao tamanho de um átomo formavam uma fila de apenas 1 centímetro.






Por terem dimensões tão reduzidas, o tamanho dos átomos é apresentado em picómetros (pm), um sub-múltiplo do metro:

1 picómetro = 0,000 000 000 001 metros.

Átomos de diferentes elementos apresentam diferente tamanhos. Assim, por exemplo ...

... um átomo de Hidrogénio tem um diâmetro de 74,6 pm;

... um átomo de Magnésio tem um diâmetro de 260 pm.

Espectro eletromagnético

Triângulo das cores ópticas

Como se forma um arco-íris?

Um arco-íris aparece quando a luz branca do sol é interceptada por uma gota de água da 
atmosfera. Parte da luz é refratada para dentro da gota, refletida no seu interior e novamente 
refratada para fora da gota. A luz branca é uma mistura de várias cores. 

Quando a luz atravessa uma superfície líquida - no caso, a gota da chuva - ou sólida (transparente), a refração faz aparecer o espectro de cores: violeta, anil, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho.

Astigmatismo

O astigmatismo deve-se a uma forma irregular da córnea. Os raios de luz são focados em diferentes pontos e a imagem formada não é nítida. Este problema é corrigido com lentes cilíndricas. Quem apresenta este defeito de visão também pode apresentar comulativamente miopia e/ou hipermetropia.

Na imagem seguinte podemos observar o efeito deste problema sobre a nossa visão:

Presbitia

 A Presbitia, habitualmente designada de vista cansada, deve-se ao facto de o cristalino, com o avançar da idade, perder a capacidade de se tornar mais convergente (mais curvo) resultando na dificuldade em ver focados os objetos que estejam próximos de nós. Tal como a Hipermetropia pode ser corrigida utilizando lentes convergentes (ou convexas).

Miopia

 A Miopia é a dificuldade em conseguir ver nitidamente os objetos que se encontram longe de nós. Usualmente as pessoas costumam chamar a este problema "falta de vista ao longe".

Quem sofre de Miopia vê os objetos que se encontram afastados muito desfocados pois a imagem forma-se antes da retina. A Miopia resulta da incapacidade do cristalino de se tornar menos convergente (menos curvo).

   

O problema é corrigido com lentes divergentes (ou côncavas), como se pode observar na figura seguinte:

Defeitos de visão

O olho humano pode apresentar quatro tipos de problemas de visão:

• Hipermetropia
• Presbitia
• Miopia
• Astigmatismo

Hipermetropiaia

A Hipermetropia é a dificuldade em conseguir ver com clareza objetos que se encontram próximos de nós.  Costuma-se dizer que essa pessoa tem "falta de vista ao perto".

   Quem sofre de hipermetropia vê os objetos próximos desfocados pois a imagem forma-se depois da retina.

 A Hipermetropia pode dever-se a dois fatores:

• A incapacidade do cristalino de se tornar mais convergente (mais curvo).
• O facto de o olho ser mais pequeno do que o necessário para que a imagem se forme corretamente.

 Em qualquer dos casos, o problema é corrigido com lentes convergentes (ou convexas), como se pode observar na figura apresentada em baixo:

Constituição do olho humano

Lentes

Lentes são meios ópticos transparentes, limitados por duas superfícies curvas ou uma superfície curva e outra plana onde ocorre refracção da luz.

Fibras ópticas

Reflexões totais

Refracção da luz

Refracção – fenómeno óptico que ocorre quando a luz incide na superfície de separação de dois meios transparentes diferentes e passa de um meio para outro, geralmente com mudança de direcção, como consequência da diferente velocidade de propagação da luz em meios ópticos diferentes.

Leis da reflexão da luz

Reflexão da luz

Reflexão Irregular ou difusão – fenómeno óptico que ocorre quando a luz embate numa superfície rugosa desvia-se em diferentes direcções.

Reflexão – fenómeno óptico que ocorre quando a luz embate numa superfície lisa e polida e se reflecte, isto é, a luz é reenviada para o mesmo meio de propagação numa única direcção.

Como se propaga a luz?

A luz propaga-se sob a forma de ondas electromagnéticas através do vazio ou vácuo ou através de meios materiais (ar, água, vidro),  em todas as direcções e em linha recta.

Os feixes luminosos podem ser paralelos, divergentes ou convergentes.

Os corpos iluminados podem ser feitos de materiais transparentes, translúcidos ou opacos.

Materiais transparentes

• São materiais que se deixam atravessar pela luz, permitindo uma visão nítida através deles. São exemplos de materiais transparentes, o vidro, o acrílico ou o papel celofane.

Materiais translúcidos

• São aqueles que só permitem a passagem parcial da luz, sendo impossível ver com nitidez através deles. O vidro fosco, o papel vegetal ou a gelatina são exemplos de materiais translúcidos.

Materiais opacos

• São aqueles que não se deixam atravessar pela luz, ou seja, através deles não é possível ver os objetos. Os metais, a madeira ou o granito são exemplos deste tipo de materiais.

De onde vem a luz?

Corpos luminosos e corpos iluminados

Corpos luminosos: tem luz propia

Corpos iluminados: recebem luz de outro corpo 

(exemplos lua:corpo iluminado,pois recebi a luz do sol,que é um corpo luminoso)

Espectro sonoro

Como funciona o ouvido humano?

Reflexão do som

Reverberação  

acontece quando o som é reflectido muitas vezes antes de se extinguir por completo. O som desaparece porque a sua intensidade (energia) diminui ao ser absorvido durante a reflexão.

Reflexão do som

Ressonância

 acontece quando o som provoca a vibração de outro material, que origina um novo som com maior amplitude. A ressonância é importante para aumentar a energia do som (aumentar a amplitude da onda sonora ou amplificar o som), utilizando-se para isso caixas de ressonância nos instrumentos musicais 

Na cidade de Tacoma (Washington, EUA), no dia 7 De Novembro de 1940, uma ponte suspensa oscilou muito e caiu, por ter entrado em ressonância devido a vibrações provocadas pelo vento

Reflexão do som

Eco

O ouvido humano não consegue distinguir dois sons iguais se estes não estiverem separados por um intervalo de tempo igual ou superior a 0,1 s.

Quando o intervalo de tempo entre o som emitido e o som refletido é superior a 0,1 s acontece o efeito chamado eco - é ouvida uma repetição do som originalmente emitido.

Em condições normais, para que o eco aconteça, é necessário que o espaço entre a fonte sonora e a superfície refletora seja no mínimo de 17 m.

Reflexão ou refracção do som

Reflexão do som - quando uma onda sonora "choca" com uma superfície dura e lisa, é reflectida, mudando assim de sentido de propagação. 


Refracção do som -  acontece quando o som passa de um meio para outro diferente, mudando, geralmente, de direcção.