Constituição dos Átomos - físico e química A do 10.º ano

Química do 10.º ano

1. Átomos 1 .1

2. Jogo de Partículas 10º ano As unidades estruturais que constituem as substâncias A grande maioria dos materiais existentes são misturas de vários componentes, ou seja, de substâncias . Cada substância é constituída por um determinado tipo de corpúsculos, aos quais também chamamos unidades estruturais , que se repetem por toda a substância. As unidades estruturais são corpúsculos que formam as substâncias: podem ser átomos, moléculas ou iões.

3. Jogo de Partículas 10º ano As unidades estruturais que constituem as substâncias Ouro 1 Dibromo 2 Água 3 Cloreto de sódio 4 1 unidade estrutural = = 1 átomo de ouro 1 unidade estrutural = = 1 molécula de dibromo formada por 2 átomos iguais 1 unidade estrutural = = 1 molécula de água formada por 3 átomos, 2 iguais e 1 diferente A unidade estrutural do cloreto de sódio são iões sódio, Na + , e iões Cℓ − , na proporção de 1 para 1 (1:1)

4. Jogo de Partículas 10º ano As unidades estruturais que constituem as substâncias Consoante o tipo de unidade estrutural, assim as substâncias podem ser: elementares , quando as unidades estruturais são constituídas por átomos do mesmo tipo (ex.: ouro, dibromo ); compostas , quando as suas unidades estruturais (moléculas ou iões) são constituídas por mais de um tipo de átomos (ex.: água, cloreto de sódio). Ouro 1 Dibromo 2 Água 3 Cloreto de sódio 4

5. Jogo de Partículas 10º ano As unidades estruturais que constituem as substâncias Substância elementar atómica Ouro 1 Dibromo 2 Água 3 Cloreto de sódio 4 Substância elementar molecular Substância composta molecular Substância composta iónica

6. Jogo de Partículas 10º ano Constituição dos átomos Toda a matéria é formada por átomos. Os átomos não são partículas elementares: são constituídos por partículas mais pequenas, subatómicas, que são: protões , de carga elétrica unitária positiva (+1) e com massa; neutrões , sem carga elétrica e com massa aproximadamente igual à massa do protão; eletrões , de carga elétrica unitária negativa (−1) e de massa muito pequena, quase nula.

7. Jogo de Partículas 10º ano Constituição dos átomos Os eletrões movem-se em redor do núcleo, a velocidades extraordinariamente elevadas, formando a nuvem eletrónica – que possui carga negativa. Os protões e os neutrões localizam-se na parte central do átomo, o núcleo , e por isso designam-se nucleões . Num átomo, o número de protões é igual ao número de eletrões logo os átomos não têm carga . Como os átomos são eletricamente neutros, a carga nuclear tem de ser positiva de modo a compensar a carga elétrica ( negativa ) de todos os eletrões do átomo.

8. Jogo de Partículas 10º ano Constituição dos átomos Átomos Núcleo Nuvem eletrónica Protões Neutrões Eletrões

9. Jogo de Partículas 10º ano Átomo Partícula elementar Símbolo Carga elétrica elementar unitária Massa Localização Protões p +1 1 u Núcleo Neutrões n 1 u Núcleo Eletrões e -1 1/1823 u Nuvem eletrónica Constituição dos átomos Por vezes usa-se como referência – 1 u – uma unidade de massa atómica. 1 u = 1,66 × 10 –27 kg

10. Jogo de Partículas 10º ano Massa dos átomos A massa dos átomos deve-se, fundamentalmente, aos protões e aos neutrões, uma vez que são as partículas subatómicas mais pesadas e, por isso, a massa do átomo concentra-se praticamente no núcleo . O valor da massa dos átomos é muito pequeno, mas pode-se exprimir em unidades SI: massa do protão = 1,6726 × 10 −27 kg; massa do neutrão = 1,6749 × 10 −27 kg; massa do eletrão = 9,1094 × 10 −31 kg.

11. Jogo de Partículas 10º ano Massa dos átomos Os nucleões são os responsáveis pela massa do átomo. m protão ≈ m neutrão m núcleo ≈ m átomo Relação entre a massas dos nucleões. 5 Relação entre a massas do núcleo e do átomo. 6

12. Jogo de Partículas 10º ano Tamanho dos átomos O tamanho do átomo depende fundamentalmente da sua nuvem eletrónica, uma vez que o raio de um átomo é cerca de 100 000 vezes superior ao raio do respetivo núcleo. r núcleo = 1 × 10 −14 m a 1 × 10 −15 m r atómico = 10 000 × r núcleo Átomo 7 Núcleo 9 Estádio 8 Berlinde 10 Podemos dizer que o tamanho de um núcleo está para o tamanho do átomo respetivo tal como o comprimento de um estádio de futebol está para um berlinde.

13. Jogo de Partículas 10º ano Tamanho dos átomos Nesta figura podem observar-se corpos materiais ao nível da macro, da micro e da nanoescalas . Representação esquemática das ordens de grandeza. 9 Hemoglobina Fulereno SARS-CoV - 2 Mina de lápis Prédio Portugal Bananas

14. Jogo de Partículas 10º ano Tamanho dos átomos Uma das áreas da física e da química que apresenta maior desenvolvimento é o estudo dos materiais e processos à escala atómica . A nanotecnologia consiste na manipulação da matéria à escala atómica, com o objetivo de desenvolver novos materiais com características diferentes dos materiais comuns. Graças à nanotecnologia desenvolvem-se novos materiais com aplicações em medicina, eletrónica, informática ou engenharia dos materiais, entre outras.

15. Jogo de Partículas 10º ano Formação de iões Os iões formam-se quando há troca de eletrões entre átomos. Os átomos que cedem eletrões transformam-se em catiões e os que captam eletrões transformam-se em aniões . Formação do catião sódio, Na + , a partir do átomo de sódio. Na → Na + + 1 e − Na Na + e − Os catiões têm menos eletrões do que os átomos de onde provêm, mas igual número atómico.

16. Jogo de Partículas 10º ano Formação de iões Formação do ião fluoreto, F − , a partir do átomo de flúor. F + 1 e − → F − Os aniões têm mais eletrões do que os átomos de onde provêm, mas igual número atómico. F F − e − A massa de um ião é praticamente igual à massa do átomo ou do conjunto de átomos que lhe deu origem.

17. Jogo de Partículas 10º ano Atividade Classifique como verdadeira ou falsa cada uma das seguintes afirmações. O cobre é uma substância elementar molecular. O átomo é constituído por um núcleo, onde se encontram os protões e os neutrões, e a nuvem eletrónica onde se encontram os eletrões. Um átomo tem sempre mais protões que eletrões. Como o ião cálcio foi originado pela cedência de 2 eletrões, a sua formula química é Ca 2 - . O protão tem carga elétrica positiva. Para formar um ião, um átomo pode ceder ou captar eletrões . Os neutrões são as partículas subatómicas de menor massa .

18. Jogo de Partículas 10º ano Atividade - Resolução Classifique como verdadeira ou falsa cada uma das seguintes afirmações. O cobre é uma substância elementar molecular. O átomo é constituído por um núcleo, onde se encontram os protões e os neutrões, e a nuvem eletrónica onde se encontram os eletrões. Um átomo tem sempre mais protões que eletrões. Como o ião cálcio foi originado pela cedência de 2 eletrões, a sua formula química é Ca 2 - . O protão tem carga elétrica positiva. Para formar um ião, um átomo pode ceder ou captar eletrões. Os neutrões são as partículas subatómicas de menor massa. Falso. É uma substância elementar atómica Verdadeiro Falso. Número de protões=Número eletrões Falso. Ca 2+ Verdadeiro Verdadeiro Falso. São os eletrões.