Constituição atómica da matéria

Constituição atómica da matéria

1. http://www.prof2000.pt/users/lpa 1 Constituição atómica da matéria. Condutores Isoladores Semicondutores

2. 2 Constituição da matéria A matéria que se pode encontrar no estado sólido, liquido ou gasoso é constituída por moléculas e estas podem ainda ser subdivididas em partículas menores que são os átomos . Exemplo: 1 molécula de água 2 átomos de hidrogénio 1 átomo de oxigénio H 2 O  H 2 + O

3. 3 Estrutura do átomo Órbita electrónica O átomo é basicamente formado por três tipos de partículas elementares: electrões , protões e neutrões . Os protões e os neutrões estão no núcleo do átomo e os electrões giram em órbitas electrónicas à volta do núcleo do átomo.

4. 4 Carga eléctrica das partículas A carga eléctrica do electrão é igual à carga do protão, porém de sinal contrário: o electrão possui carga negativa (-) e o protão carga eléctrica positiva (+). O neutrão não possui carga eléctrica, isto é, a sua carga é nula.

5. 5 Órbitas electrónicas Num átomo, os electrões que giram em volta do núcleo distribuem-se em várias órbitas ou camadas electrónicas num total máximo de sete (K, L, M, N, O, P, Q).

6. 6 Carga eléctrica do átomo Em qualquer átomo, o número de protões contidos no seu núcleo é igual ao número de electrões que giram à volta dele, ou seja, a carga eléctrica do átomo é nula, pois a carga positiva dos protões é anulada pela carga negativa dos electrões. Um átomo nesse estado está electricamente neutro.

7. 7 Iões positivos e iões negativos Um átomo quando electricamente neutro poderá ganhar (receber) ou perder (ceder) electrões. Quando ele ganha um ou mais electrões, dizemos que se transforma num ião negativo . Quando um átomo perde um ou mais electrões, dizemos que ele se transforma num ião positivo . Exemplo: Se o átomo de sódio (N a ) ceder um electrão ao átomo de cloro (C l ) passamos a ter um ião positivo de sódio e um ião negativo de cloro. C l N a + - Ião positivo de sódio Ião negativo de cloro

8. 8 Electrões de valência Electrão de valência A órbita electrónica ou camada mais afastada do núcleo é a camada de valência e os electrões dessa camada são chamados de electrões de valência . Num átomo, o número máximo de electrões de valência é de oito . Quando um átomo tem oito electrões de valência diz-se que o átomo tem estabilidade química ou molecular.

9. 9 Condutores Os átomos com 1, 2 ou 3 electrões de valência têm uma certa facilidade em cedê-los já que a sua camada de valência está muito incompleta (para estar completa deveria ter 8 electrões de valência). Por exemplo, um átomo de cobre tem um electrão de valência o que faz com que ele ceda com muita facilidade esse electrão (electrão livre). Número atómico do cobre = 29 (número total de electrões no átomo) K = 2 2n 2 = 2x1 2 = 2 L = 8 2n 2 = 2x2 2 = 8 M = 18 2n 2 = 2x3 2 = 18 N = 1 K L M N 29P

10. 10 Isoladores Os átomos que têm entre 5 e 8 electrões de valência não cedem facilmente electrões já que a sua camada de valência está quase completa (para estar completa deveria ter 8 electrões de valência). O vidro, a mica, a borracha estão neste caso. Estes materiais não são condutores da corrente eléctrica porque não têm electrões livres sendo necessário aplicar-lhes uma grande energia para passar os electrões de banda de valência para a banda de condução.

11. 11 Semicondutores Os átomos com 4 electrões de valência geralmente não ganham nem perdem electrões, é o que acontece com os materiais semicondutores, Germânio (G e ) e Silício (S i ). Número atómico do Germânio: 32 Número atómico do Silício: 14

12. 12 Bandas de energia Energia Num material isolante é necessário aplicar muita energia (por exemplo, muita tensão eléctrica) para passar os electrões da banda de valência para a banda de condução já que a banda proibida é muito larga. Pelo contrário, num material condutor a passagem dos electrões da banda de valência para a banda de condução faz-se facilmente já que não existe banda proibida. Os materiais semicondutores estão numa situação intermédia entre os materiais isoladores e condutores.