Planejativo

Modelos atômicos

Distribuição eletrônica

Números quânticos

Classificação periódica

Propriedades periódicas

Ligações químicas

Geometria molecular

Hibridização de orbitais

Forças intermoleculares

Radioatividade

Propriedades da matéria

Substâncias puras e misturas

Materiais de laboratório

Tratamento da água e do esgoto

Estudo dos ácidos

Estudo das bases

Potencial hidrogeniônico (pH) e Indicadores ácido-base

Estudo dos sais

Estudo dos óxidos

Ácidos, bases, sais e óxidos importantes

Reações inorgânicas

Grandezas químicas

Fórmulas químicas

Balanceamento de reações

Cálculo estequiométrico

Reagente limitante ou em excesso

Variáveis de estado e Transformações gasosas

Densidade, Efusão e Difusão de gases

Poluição ambiental, Efeito estufa e Chuvas ácidas

Mistura dos gases

Polaridade das ligações e das moléculas

Separação de misturas

Pureza e Rendimento

Leis ponderais

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Resumo: O estudo dos modelos atômicos para o ENEM envolve a compreensão da evolução dos modelos, da composição do átomo, do número atômico e da massa atômica, da distribuição eletrônica e do espectro eletromagnético, sendo importante entender como esses conceitos se relacionam com a estrutura e a química dos elementos.

A Química é uma ciência que nasceu do interesse humano em compreender a composição da matéria e o funcionamento do mundo. Em termos gerais, essa ciência estuda as transformações que envolvem a matéria e as energias que estão relacionadas a esses processos. A matéria é tudo que ocupa um lugar no espaço e tem volume e massa, incluindo substâncias naturais e artificiais, minerais, vegetais e animais. Para entender os fundamentos da Química, é preciso compreender determinados conceitos que são partes essenciais desse campo de estudo:

À medida que você avança em seus estudos de Química, é possível perceber que esta ciência pode ser dividida em três principais ramos, de acordo com os objetos de estudo:

O estudo da Química nos permite compreender a composição e estrutura da matéria que nos cerca, desde as coisas mais simples como o ar que respiramos, até as mais complexas como os organismos vivos. Sabemos que tudo que vemos, tocamos, cheiramos e provamos é composto por átomos, que são as unidades fundamentais da matéria. Cada elemento químico é definido pelo número de prótons em seu núcleo, o que determina suas propriedades e comportamento químico. A partir desses elementos, podemos formar compostos químicos através de ligações químicas, que resultam em novas substâncias com propriedades e aplicações diferentes. O estudo da Química é fundamental para a compreensão dos processos naturais, da produção de novos materiais, da síntese de medicamentos, da preservação ambiental e da resolução de problemas enfrentados pela sociedade.

2.  Elementos Químicos e Átomos: O que são, definição

O conceito de átomos é familiar para muitas pessoas, pois eles são a unidade básica da matéria e estão presentes em tudo que nos rodeia. Os átomos têm propriedades únicas que dependem do número e arranjo de suas partículas subatômicas.

Para compreender as reações químicas, é essencial compreender como os átomos interagem entre si. Ao longo dos anos, os cientistas desenvolveram diferentes modelos para representar os átomos, à medida que nosso conhecimento sobre eles se expandiu.

Na Figura 1, podemos observar alguns dos modelos utilizados no passado. Atualmente, o modelo mais utilizado para o ensino de química é o modelo de Bohr, que descreve os átomos como tendo um núcleo central com prótons e nêutrons, cercado por elétrons que orbitam em camadas distintas.

Figura 1. A evolução dos modelos atômicos ao longo dos anos. À medida que nossa compreensão dos átomos evoluiu, os modelos que usamos para representá-los mudaram. O primeiro modelo é o modelo de Thomson, seguido pelo modelo de Rutherford, o modelo de Bohr e o modelo de Heisenberg / Schrödinger.

A vida, em seu nível mais fundamental, é constituída de matéria, que é qualquer substância que ocupa espaço e tem massa. Cada elemento é uma forma única de matéria com propriedades químicas e físicas específicas que não podem ser quebradas em substâncias menores por reações químicas comuns. Há 118 elementos no total, mas apenas 92 deles ocorrem naturalmente, enquanto os restantes são sintetizados em laboratórios e são instáveis.

Cada elemento é identificado por um símbolo químico, geralmente uma única letra maiúscula, ou uma combinação de duas letras quando a primeira letra já é usada por outro elemento. Alguns elementos seguem o nome em inglês, como C para carbono e Ca para cálcio. Já outros elementos têm seus símbolos químicos derivados de seus nomes latinos, como o sódio, que tem o símbolo Na, referindo-se à palavra latina "natrium".

Os quatro elementos presentes em todos os organismos vivos são oxigênio (O), carbono (C), hidrogênio (H) e nitrogênio (N). No mundo não vivo, os elementos são encontrados em proporções diferentes, e alguns elementos comuns aos organismos vivos são relativamente raros na Terra como um todo, como mostra a Tabela 1. A atmosfera é rica em nitrogênio e oxigênio, mas contém pouco carbono e hidrogênio, enquanto a crosta terrestre tem pouco nitrogênio e carbono, embora contenha oxigênio e uma pequena quantidade de hidrogênio. Apesar das diferenças em abundância, todos os elementos e as reações químicas entre eles seguem as mesmas leis químicas e físicas, independentemente de serem ou não parte do mundo vivo.

A química é uma ciência fundamental para o entendimento da matéria e de como ela se comporta. Em seu nível mais fundamental, a matéria é composta por átomos, que são a menor unidade de um elemento químico e retêm todas as suas propriedades. Cada elemento químico tem um número específico de prótons em seu núcleo, determinando assim o número atômico, e o número de elétrons orbitando o núcleo, determinando assim as propriedades químicas do elemento. Quando os átomos se unem, eles formam moléculas e compostos químicos, e essa união ocorre devido a forças eletrostáticas entre os elétrons e os núcleos dos átomos. A compreensão da estrutura atômica é crucial para a compreensão da química como um todo e para o desenvolvimento de novas tecnologias e materiais.

Figura 2. Elementos como o hélio, aqui representados, são compostos de átomos. Os átomos são compostos de prótons e nêutrons localizados dentro do núcleo, com elétrons em orbitais ao redor do núcleo.

Todos os átomos consistem em prótons, elétrons e nêutrons, exceto o hidrogênio, que contém apenas um próton e um elétron. Um próton é uma partícula carregada positivamente que reside no núcleo do átomo, tendo uma carga de +1 e uma massa de 1. Os nêutrons, por outro lado, também residem no núcleo, mas não possuem carga, tendo uma massa de 1. Quando combinados com prótons, que possuem carga positiva, eles equilibram as cargas elétricas em um átomo neutro. Os elétrons, por sua vez, são partículas carregadas negativamente e circulam ao redor do núcleo. Embora tenham uma carga negativa, sua massa é tão pequena que não afeta a massa total do átomo. Elétrons tem uma massa desprezível e tem uma carga de –1.

O número de prótons e nêutrons é igual à massa do átomo, enquanto o número de elétrons determina as propriedades químicas do elemento.

Resumo dos conceitos de estrutura atômica

Os modelos atômicos são formas de compreender a estrutura dos átomos e sua composição. A primeira teoria atômica foi proposta em 1808 pelo cientista inglês John Dalton, que forneceu as bases para o modelo atômico atual. No entanto, a ideia de que a matéria é composta de partículas últimas e indivisíveis, chamadas átomos, remonta à antiguidade, com os filósofos gregos Leucipo e Demócrito.

A palavra átomo deriva dos radicais gregos que significam "indivisível", pois eles acreditavam que as partículas poderiam se tornar tão pequenas que não poderiam mais ser divididas. Desde então, a compreensão da estrutura atômica passou por várias evoluções, como o modelo de Thomson, Rutherford e Bohr, até chegar ao modelo quântico atual.

O modelo quântico, baseado na mecânica quântica, propõe que os elétrons não orbitam o núcleo em órbitas fixas, mas ocupam regiões de probabilidade em torno do núcleo, chamadas orbitais. Essas orbitais possuem diferentes níveis de energia e a distribuição dos elétrons nessas orbitais é descrita por funções matemáticas conhecidas como funções de onda. A compreensão da estrutura atômica é fundamental para a compreensão da química e física modernas.

O modelo atômico de Dalton, também conhecido como o modelo bola de bilhar, propõe que todas as substâncias são formadas por pequenas partículas chamadas átomos. Este modelo possui cinco princípios fundamentais:

Além disso, o modelo de Dalton propõe que as reações químicas correspondem a uma reorganização de átomos, sem que haja criação ou destruição de átomos. O modelo de Dalton foi um grande avanço na compreensão da estrutura atômica e estabeleceu as bases para os modelos atômicos posteriores.

O modelo atômico de Thomson, também conhecido como modelo pudim de ameixa, foi proposto pelo físico britânico J.J. Thomson no início do século XX. Ele realizou diversas pesquisas sobre raios catódicos e descobriu o elétron, o que o levou a propor um novo modelo para a estrutura do átomo.

Raios catódicos são feixes de elétrons que se deslocam em linha reta a partir do cátodo de um tubo de descarga elétrica em vácuo, em direção ao ânodo. Eles foram descobertos pelo físico britânico William Crookes em 1879 e estavam entre as primeiras evidências da existência de elétrons. Esses raios são formados quando um gás em baixa pressão é submetido a uma diferença de potencial elétrico alta o suficiente para ionizá-lo, fazendo com que os elétrons sejam emitidos do cátodo e acelerados em direção ao ânodo.

Os raios catódicos possuem algumas propriedades, como a capacidade de ionizar gases e excitar átomos, produzindo luz visível ou ultravioleta. Eles também são afetados por campos elétricos e magnéticos, o que permitiu que fossem utilizados em experimentos que ajudaram a compreender a natureza dos elétrons e sua relação com a estrutura atômica. A descoberta dos raios catódicos foi fundamental para a formulação do modelo atômico de Thomson, que postulava a existência de elétrons como componentes dos átomos.

Postulados do modelo atômico de Thomson:

O modelo proposto por Thomson apresentou o átomo como uma esfera com carga elétrica positiva, na qual estavam imersos elétrons com carga elétrica negativa. Ele acreditava que a distribuição uniforme de cargas elétricas positivas e negativas nos átomos poderia ser comparada a um pudim de ameixa.

Thomson propôs que os elétrons eram distribuídos em torno do núcleo do átomo em órbitas circulares, como se fossem um pudim de ameixa. Ele concluiu que os elétrons eram muito menores e mais leves do que os prótons.

Embora o modelo de Thomson tenha sido posteriormente substituído pelo modelo atômico de Rutherford, ele estabeleceu as bases para modelos atômicos posteriores e ajudou a compreender a estrutura da matéria em nível microscópico. Seus postulados foram fundamentais para a compreensão da natureza elétrica da matéria e da distribuição de cargas elétricas no átomo.

O Modelo Atômico de Rutherford, também conhecido como modelo planetário, foi proposto pelo físico neozelandês Ernest Rutherford em 1911, e se baseou em uma série de experimentos com partículas radioativas. Esse modelo é considerado um avanço significativo em relação aos modelos anteriores, pois propõe a existência de um núcleo central no átomo.

Postulados do Modelo Atômico de Rutherford:

Contribuições do Modelo Atômico de Rutherford:

Limitações do Modelo Atômico de Rutherford:

Apesar de suas limitações, o Modelo Atômico de Rutherford foi um importante passo para a compreensão da estrutura atômica e abriu caminho para modelos ainda mais avançados.

O modelo atômico de Rutherford-Bohr foi proposto em 1913 como uma evolução do modelo atômico de Rutherford, incorporando a teoria quântica de Max Planck e a teoria do espectro de emissão de Balmer.

O espectro eletromagnético é a gama completa de ondas eletromagnéticas que variam em frequência e comprimento de onda. As ondas eletromagnéticas incluem desde as ondas de rádio de baixa frequência até os raios gama de alta frequência.

Os átomos são capazes de absorver e emitir radiação eletromagnética em determinadas frequências. Quando um átomo absorve energia eletromagnética, um elétron pode ser excitado para um nível de energia mais elevado. Quando um elétron retorna ao seu estado fundamental, ele emite energia na forma de radiação eletromagnética. A frequência dessa radiação é diretamente proporcional à diferença de energia entre os dois níveis de energia.

Dessa forma, o espectro eletromagnético pode ser usado para estudar a estrutura atômica, identificando as frequências específicas de radiação absorvidas e emitidas pelos átomos. Cada elemento químico possui um padrão de linhas de emissão e absorção de espectro exclusivo, que pode ser utilizado para identificar a presença e quantidade de um elemento em uma amostra.

O espectro eletromagnético também é importante na ciência e tecnologia, pois diferentes regiões do espectro são utilizadas em diversas aplicações, desde comunicações de rádio e televisão até exames médicos de imagem e tratamentos terapêuticos.