Revisão — Atomística
Modelos Atômicos
Dalton (1808)
Átomo como esfera maciça, indivisível e indestrutível. Cada tipo de átomo tem tamanho e massa determinados. Todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos.
Thomson (1904) — Pudim de Passas
Átomo é uma esfera com carga positiva, com elétrons dispersos em sua superfície. O número de elétrons faz a carga total do átomo ser zero.
Rutherford (1911) — Modelo Planetário
Átomo praticamente vazio. Núcleo pequeno e positivo concentra quase toda a massa. Elétrons negativos giram ao redor do núcleo, como planetas ao redor do Sol.
Bohr (1913)
Apenas certas órbitas são permitidas. Cada órbita tem um nível de energia definido. Elétrons saltam entre órbitas ao absorver ou emitir energia.
Partículas Fundamentais
| Partícula | Símbolo | Carga | Massa relativa | Local |
|---|---|---|---|---|
| Próton | p | +1 | 1 | Núcleo |
| Nêutron | n | 0 | 1 | Núcleo |
| Elétron | e⁻ | -1 | 1/1840 | Eletrosfera |
Notação Química e Fórmulas
Número atômico (Z) = número de prótons
Número de massa (A) = p + n
Nêutrons (n) = A − Z
Em átomo neutro: nº de prótons = nº de elétrons
Íons
Cátion (+)
Perdeu elétrons. Tem mais prótons que elétrons. Ex: Ca²⁺ → p=20, e=18.
Ânion (−)
Ganhou elétrons. Tem mais elétrons que prótons. Ex: N³⁻ → p=7, e=10.
Isótopos, Isóbaros, Isótonos e Isoeletrônicos
| Tipo | O que é igual | Exemplo |
|---|---|---|
| Isótopos | Número de prótons (Z) | ¹H, ²H, ³H — todos Z=1 |
| Isóbaros | Número de massa (A) | ₁₈Ar⁴⁰ e ₂₀Ca⁴⁰ |
| Isótonos | Número de nêutrons | ₁₅P³¹ e ₁₆S³² — n=16 |
| Isoeletrônicos | Número de elétrons | Na⁺, O²⁻ e Ne — 10 e⁻ |
Eletrosfera do Átomo
A eletrosfera é a região ao redor do núcleo onde os elétrons se localizam. De acordo com o modelo de Bohr, ela é dividida em camadas (ou níveis de energia), identificadas pelas letras K, L, M, N, O, P, Q — da mais próxima para a mais distante do núcleo.
| Camada | Nº quântico (n) | Capacidade máxima de elétrons |
|---|---|---|
| K | 1 | 2 |
| L | 2 | 8 |
| M | 3 | 18 |
| N | 4 | 32 |
| O | 5 | 32 |
| P | 6 | 32 |
| Q | 7 | 8 |
Subníveis de Energia
Cada camada é dividida em subníveis, identificados pelas letras s, p, d, f — em ordem crescente de energia. Cada subnível comporta um número máximo de elétrons:
Subnível s
Máximo de 2 elétrons. Presente em todas as camadas. 1 orbital do tipo esférico.
Subnível p
Máximo de 6 elétrons. A partir da camada L (n=2). 3 orbitais em forma de haltere.
Subnível d
Máximo de 10 elétrons. A partir da camada M (n=3). 5 orbitais complexos.
Subnível f
Máximo de 14 elétrons. A partir da camada N (n=4). 7 orbitais muito complexos.
Diagrama de Linus Pauling
O diagrama de Linus Pauling (ou diagrama de distribuição eletrônica) indica a ordem de preenchimento dos subníveis de energia. Os elétrons preenchem os subníveis em ordem crescente de energia — seguindo as diagonais do diagrama.
Diagrama de Linus Pauling — Ordem de preenchimento
A ordem de preenchimento seguindo as diagonais é:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p
Atenção: a ordem de preenchimento NÃO é simplesmente 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d... O subnível 4s, por exemplo, é preenchido ANTES do 3d porque tem energia menor naquele momento.
Tabela Periódica — Famílias e Classificações
A tabela periódica organiza os elementos químicos em ordem crescente de número atômico (Z), agrupando elementos com propriedades semelhantes na mesma coluna (família/grupo).
Períodos (linhas)
São as 7 linhas horizontais da tabela. O número do período indica a quantidade de camadas eletrônicas do elemento. Ex: Na (Z=11) está no período 3 → tem 3 camadas.
Famílias/Grupos (colunas)
São as 18 colunas verticais. Elementos da mesma família têm a mesma configuração eletrônica na camada de valência e por isso apresentam propriedades químicas semelhantes.
Elementos Normais ou Representativos — Família A
Subnível + energético: s ou p. Número de elétrons de valência corresponde com o número da família e a camada de valência corresponde ao período.
Elementos de Transição — Família B
Subnível + energético: d ou f. Dividem-se em dois grupos:
Transição Simples ou Externa (subnível d)
Subnível mais energético d na penúltima camada. Número de elétrons de valência + número de elétrons no subnível d corresponde ao número da família e a camada mais externa corresponde ao período.
Transição Interna (subnível f)
Sempre serão da família 3B. Período: 6º Período(Lantanídeo) 7º Período(Actinídeos)
A diferença entre transição externa e interna está no subnível mais energético: Transição Externa (Bloco d): Os elétrons de valência preenchem os subníveis d (subnível (n-1)d). Transição Interna (Bloco f): Os elétrons de valência preenchem os subníveis f (subnível (n-2)f).
Orbitais Atômicos
Um orbital é uma região do espaço ao redor do núcleo onde a probabilidade de encontrar um elétron é maior (≥ 90%). Cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
Subnível s
Formato esférico. 1 orbital por subnível. Máximo: 2 elétrons.
Subnível p
Formato de duplo ovóide. 3 orbitais (px, py, pz). Máximo: 6 elétrons.
Subnível d
Formato complexo com 4 lóbulos. 5 orbitais. Máximo: 10 elétrons.
Subnível f
Formato muito complexo. 7 orbitais. Máximo: 14 elétrons.
Regra de Hund
Quando elétrons preenchem orbitais de mesma energia (mesmo subnível), eles se distribuem primeiro um por orbital, com spins paralelos, antes de emparelhar. Isso maximiza o spin total e corresponde ao estado de menor energia.
Exemplo — subnível p com 4 elétrons:
Os 3 orbitais p recebem 1 elétron cada antes de ocorrer o emparelhamento.
A Regra de Hund garante que átomos como o carbono (2p²) tenham 2 elétrons desemparelhados — e não 1 par emparelhado. Isso explica a reatividade do carbono e sua capacidade de formar 4 ligações.
Números Quânticos
Os números quânticos descrevem completamente o estado de um elétron no átomo. São quatro:
Principal (n)
Indica a camada eletrônica (nível de energia). Valores: n = 1, 2, 3, 4...
n=1 → camada K
n=2 → camada L
n=3 → camada M
Quanto maior o n, maior a distância ao núcleo e maior a energia.
Secundário (ℓ)
Indica o subnível (formato do orbital). Valores: ℓ = 0 até (n−1).
ℓ=0 → subnível s
ℓ=1 → subnível p
ℓ=2 → subnível d
ℓ=3 → subnível f
Para n=3: ℓ pode ser 0, 1 ou 2 (s, p, d).
Magnético (mℓ)
Indica a orientação do orbital no espaço. Valores: de −ℓ até +ℓ.
Para ℓ=1 (p): mℓ = −1, 0, +1 → 3 orbitais
Para ℓ=2 (d): mℓ = −2,−1, 0,+1,+2 → 5 orbitais
Cada valor de mℓ representa um orbital diferente.
De Spin (ms)
Indica o giro do elétron em torno do próprio eixo. Apenas dois valores possíveis:
ms = +½ → spin "para cima" (↑)
ms = −½ → spin "para baixo" (↓)
Dois elétrons no mesmo orbital DEVEM ter spins opostos (Princípio de Pauli).
Princípio da Exclusão de Pauli: dois elétrons no mesmo átomo NÃO podem ter os quatro números quânticos iguais. Por isso cada orbital comporta no máximo 2 elétrons — com ms = +½ e ms = −½.
Resumo dos Números Quânticos
| Número quântico | Símbolo | O que determina | Valores possíveis |
|---|---|---|---|
| Principal | n | Camada / nível de energia | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| Secundário (azimutal) | ℓ | Subnível / formato do orbital | 0 a (n−1) |
| Magnético | mℓ | Orientação do orbital | −ℓ a +ℓ |
| De spin | ms | Giro do elétron | +½ ou −½ |
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