3- ESTRUTURA ATOMICA [Modo de Compatibilidade]

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10/06/2013
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Unidade 1.
•Estrutura eletrônica dos átomos
•Modelos Atômicos
•Números Quânticos
•Configuração Eletrônica
Configuração Eletrônica 
Relatamos a estrutura eletrônica de um átomo
escrevendo sua configuração eletrônica, ou seja, a
maneira específica pela qual os orbitais de um átomo são
ocupados por elétrons.
K
L
M
N
O
P
Q
Núcleo
K 2
L 8
M 18
N 32
O 32
P 18
Q 2 s p d f
2 6 10 14
subníveis
de energia
1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 3d10
4s2 4p6 4d10 4f14
5s2 5p6 5d10 5f14
6s2 6p6 6d10
7s2
Diagrama de Energia 
de Linos Pauling
Principal = nível de enrg.
Azimutal = sunível de enrg. 
Forma do orbital
Magnético = orientaçao do orbital
Spin = giro do elétrono
5 p 4
Subnível 2
n° de -e
principal
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Podemos prever a configuração eletrônica dos 
átomos utilizando o diagrama de preenchimento, o 
diagrama de orbital ou a notação espectroscópica 
(procedimento de Aufbau).
Configurações Eletrônicas no Estado 
Fundamental
No estado fundamental ou
estado de menor energia do átomo
os elétrons se distribuem na região 
extranuclear
(em orbitais ao redor do núcleo), de modo a 
completar os subníveis de energia, 
em ordem crescente de energia, 
correspondente a cada subnível, a partir de 1s, 
com o
número máximo de elétrons permitido em cada 
um deles
ou seja, a ocupação dos orbitais não ocorre ao 
acaso.
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Configurações Eletrônicas no Estado 
Fundamental
Diagrama de Pauling - ordem crescente de energia dos subníveis
Cada átomo possui um certo número de elétrons, que é igual ao valor
do seu número atômico (Z) e a seqüência de preenchimento ou
distribuição dos elétrons nos átomos é dado pela em ordem crescente
de energia dos orbitais descrito por:
Configurações Eletrônicas no Estado Fundamental
As configurações eletrônicas nos dizem em quais orbitais
os elétrons de um elemento estão localizados.
Três regras:
-Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de n.
- Dois elétrons com o mesmo spin não podem ocupar o
mesmo orbital (Pauli).
- Para os orbitais degenerados, os elétrons preenchem cada
orbital isoladamente antes de qualquer orbital receber um
segundo elétron (Regra de Hund).
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Configurações Eletrônicas no Estado Fundamental 
Regra de Hund 
“Numa mesma subcamada ou subnível de energia, devemos
colocar primeiro elétrons de spin paralelos”.
• Um elétron é caracterizado pelos 
Seguintes números quânticos:
4p1
6d4
O primeiro elétron a ocupar um 
orbital terá
sempre spin negativo (− ½), sendo
representado como uma seta para 
cima.
n=4, l=1, m=-1, s= -1/2 
n=6, l=2, m=+1, s= -1/2
1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de 
(Z=25) em ordem de camada. 
Se Z=25 isto significa que no átomo normal há 25 elétrons. 
Aplicando o diagrama de Pauling, teremos 
manganês
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2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de (Z=54) 
em ordem de camada. 
Xenon
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Configuração Eletrônica
O neônio tem o subnível 2p completo.
O sódio marca o início de um novo período.
Logo, escrevemos a configuração eletrônica condensada
para o sódio como 
Na: [Ne] 3s1
[Ne] representa a configuração eletrônica do neônio.
Elétrons mais internos: os elétrons no [Gás Nobre].
Elétrons de valência: os elétrons fora do [Gás Nobre]
Configuração Eletrônica
Exemplo: Na (Z=11) = 1s2 2s2 2p6 3s1 3p 3d
A convenção CERNE (CORE) do gás nobre
É uma simplificação usada na representação de
configurações eletrônicas o sódio como 
Na: [Ne] 3s1
[Ne] = representa a configuração eletrônica do neônio.
Elétrons mais internos: os elétrons do [Gás Nobre].
Elétrons de valência: os elétrons fora do [Gás Nobre].
Configuração Eletrônica de Íons
Cátions:
os elétrons são primeiramente
removidos do orbital com o maior número
quântico principal, n:
Li (1s2 2s1) = Li+ (1s2)
Fe ([Ar] 3d6 4s2) = Fe3+ ([Ar] 3d5)
Ânions:
os elétrons são adicionados ao
orbital com o mais baixo valor de n disponível:
F (1s2 2s2 2p5) = F- (1s2 2s2 2p6)
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Configuração Eletrônica
Metais de transição
Depois de Ar (Z=18) , os orbitais d começam a ser preenchidos.
Depois que os orbitais 3d estiverem preenchidos, os
orbitais 4p começam a ser preenchidos.
Metais de transição: são os elementos nos quais os
elétrons d são os elétrons de valência.
Configuração Eletrônica
Lantanídeos e actinídeos
Do Ce (Cério) em diante, os orbitais 4f começam a ser
preenchidos.
Observe: La: [Kr] 6s2 5d1 4f1
Os elementos Ce-Lu têm os orbitais 4f preenchidos e são
chamados lantanídeos ou elementos terras raras.
Os elementos Th-Lr têm os orbitais 5f preenchidos e são
chamados actinídeos.
A maior parte dos actinídeos não são encontrados na
natureza.
Estrutura Nuclear
Um átomo é constituido de um núcleo extremamente pequeno, 
carregado positivamente, rodeado por uma núvem de elétrons 
carregados negativamente.
O núcleo é menos de dez mil vezes menor que 
o átomo e contém mais de 99.9% da massa do 
átomo.
Sendo constituídos de partículas carregadas 
positivamente chamadas prótons de outras 
eletricamente neutras, chamadas nêutrons.
Essas partículas são mantidas agrupadas por 
uma força chamada força forte ou força 
nuclear. 
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Esta força é muito maior que as forças 
elestrostática que mantém os elétrons ligados aos 
núcleos, 
mas tem alcance limitado a pequenas distâncias, 
da ordem do tamanho do próton ou nêutron 
(cerca de 10-15 metros) 
O número de prótons no núcleo é chamado
número atômico = Z. 
Este número determina o elemento químico do 
átomo. 
O número de nêutrons no núcleo é denominado N. 
O número de massa do núcleo, A, é igual a Z+N. 
Num átomo nêutro, o número de 
elétrons orbitando o núcleo 
é igual ao número de prótons no núcleo.
Como a carga elétrica do próton e do elétron são +1 e -1 
pespectivamente (em unidades da carga do elétron), a carga total do 
átomo é zero. 
Um dado elemento químico pode ter vários 
isótopos, 
que diferem uns dos outros pelo número de nêutrons contidos no núcleo.
O Hidrogênio possui 
três isótopos estáveis: 
Os isótopos são dois átomos do mesmo elemento químico 
com números de massa (A) diferentes e números atômicos 
(Z) iguais. 
A diferença se encontra no número de nêutrons. 
Os isótopos podem diferir em algumas características, como 
a densidade. 
Elétrons
Prótons
nêutrons
O que é abundancia 
isotópica?
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O Carbono 14, utilizado para a datação de fósseis, podendo datar 
objetos de milhões de anos, é um isótopo radioativo. 
A química está presente nesse processo, com o Carbono. 
A datação de um fóssil pode ser feita com base no percentual
já conhecido do Carbono-14 (C14) em relação ao Carbono-12 (C12) 
da matéria viva. 
O carbono 14 é um isótopo 
radioativo que apresenta massa 
atômica 14 com dois nêutrons a 
mais no seu núcleo que o isótopo 
estável carbono 12. 
Como é feito a datação 
de um fóssil pela técnica 
de carbono 14 ?
Presentemente são conhecidos 112 elementos, desde o mais leve, 
o hidrogênio até o recentemente descoberto e ainda sem nome, 
elemento 112. 
Todos os elementos mais pesados que o urânio foram produzidos 
artificialmente pelo homem. 
Entre esses elementos, há cerca de 270 isótopos estáveis 
e mais de 2000 instáveis. 
Radioatividade
A radioatividade é definida como a capacidade que alguns 
elementos fisicamente instáveis possuem de emitir energia 
sob forma de 
partículas ou radiação eletromagnética.
A radioatividade foi descoberta no século XIX. 
Com a descoberta da radiação, os cientistas constataram 
a existência de partículas ainda menores 
que o átomo, tais como: 
próton,
nêutron, elétron.
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Radioatividade
- No ano de 1896, o físico francês 
Antoine-Henri Becquerel
(1852-1908)
observou que um sal de urânio 
possuía a capacidade de
sensibilizar um filme fotográfico, 
recoberto por uma fina lâmina de 
metal.
-Em 1897, a cientista polonesa 
Marie Sklodowska Curie 
(1867-1934) 
provou que a intensidade da radiação é sempre 
proporcional à quantidade do urânio empregado 
na amostra, concluindo que a radioatividade era 
um fenômeno atômico. 
Radioatividade
Radioatividade
Anos se passaram e a ciência foi evoluindo até ser possível
produzir a radioatividade em laboratório. 
natural ou artificial
• Radioatividade natural ou espontânea:
é a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos 
que se encontram na natureza.
• Radioatividade artificial ou induzida:
é aquela produzida por transformações nucleares artificiais. 
O que é radioatividade natural ?
De exemplos e utilidade.
O que é radioatividade induzida ?
De exemplos e utilidade.
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Radioatividade
A radioatividade geralmente provém de isótopos como 
urânio-235, césio-137, cobalto-60, tório-232,
que são fisicamente instáveis e radioativos, possuindo uma 
constante e lenta desintegração. 
Tais isótopos liberam energia através de ondas 
eletromagnéticas (raio gama) ou partículas subatômicas em 
alta velocidade: é o que chamamos de radiação. 
O contato da radiação com seres vivos não é o que podemos 
chamar de uma boa relação.
Elementos enriquecido 
como são 
produzido e por que?
Radioatividade
Os efeitos da radiação podem ser em 
longo ou curto prazo ou descendentes da pessoa infectada. 
O indivíduo que recebe a radiação sofre alteração genética, que 
pode ser transmitida na gestação. 
Os raios afetam os átomos que estão presentes nas células, 
provocando alterações em sua estrutura. 
O resultado? Graves problemas de saúde como a perda das 
propriedades características dos músculos e da capacidade de 
efetuar as sínteses necessárias à sobrevivência.
Radioatividade
A radioatividade pode apresentar benefícios ao homem e por 
isso é utilizada em diferentes áreas. 
Na medicina, ela é empregada no tratamento de tumores 
cancerígenos; 
Na indústria é utilizada para obter energia nuclear; 
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Radioatividade
Em 1899 Ernest Rutherford descobriu que os compostos de 
urânio produzem três tipos diferentes de radiação. 
Ele separou as radiações de acordo com seu 
poder de penetração e chamou-as radiação
alfa, beta e gama.
Radioatividade
Rutherford descobriu que a radiação alfa éra constituida de 
núcleos de átomos de hélio (He) em alta velocidade.
A radiação alfa pode ser bloqueada por uma folha de papel
Partículas alfa (α)
Núcleos atômicos instáveis, geralmente, de elevada massa atômica, emitem 
radiação alfa,
que é constituída por dois prótons e dois nêutrons.
Esta é a forma “mais rápida” de procurar a estabilidade, pois cada partícula alfa 
tem número de massa igual a 4. 
assim, a sua massa diminui de 4 unidades por partícula alfa emitida.
Estas partículas liberadas possuem alta energia cinética.
No entanto, essas partículas possuem baixo poder de penetração.
De exemplo de decaimento 
radioativo alfa.
E sua utilidade.
Radioatividade
Partículas beta foram posteriormente identificadas como 
elétrons em alta velocidade. 
Cerca de 6 mm de alumínio são necessários para parar a 
maioria das partículas beta
Partículas beta (β-,β+)
Quando o núcleo atômico apresenta um número bem maior de 
nêutrons do que de prótons.
Nesse caso poderá ocorrer a transformação de um nêutron em um 
próton. 
Para esta transformação ocorrer, e a quantidade de prótons 
aumentar em relação à de nêutrons, é necessário que ocorra a 
liberação de um particula pelo núcleo atômico, uma sub-partícula 
carregada negativamente, também conhecida como partícula beta, 
β-.
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Radioatividade
Por outro lado, quando o número de nêutrons for insuficiente para 
estabilizar a quantidade de prótons presentes no núcleo atômico, 
poderá ocorrer a transformação de um 
próton em um nêutron.
Para esta transformação ocorrer, será necessária a liberação de uma 
sub-partícula positiva do núcleo atômico. 
Será emitida uma partícula beta positiva, β+ também, 
conhecida, como 
pósitron.
Radioatividade
As partículas beta possuem alta energia cinética e poder de 
penetração superior ao das partículas alfa, devido ao fato da 
partícula possuir massa muito inferior à da partícula alfa. 
Mesmo que a partícula beta, possua carga (carga negativa, ou 
positiva), ela irá ter maior penetração, pois é mais leve e terá 
menor perda de energia. 
Entretanto, a sua penetração não será, ainda, muito alta. 
O seu poder de ionização também será considerável, no 
entanto, menor que o das partículas alfa, visto que a 
quantidade de cargas das partículas beta é inferior ao das 
partículas alfa. 
De exemplo de decaimento 
radioativo beta
E sua utilidade.
Radioatividade
Os raios gama são fótons de alta energia
Vários centímetros de chumbo podem ser necessários para 
bloquea-los
Radiação gama (γ )
A liberação de 
radiação gama na forma de energia eletromagnética
é uma forma encontrada pelo núcleo para se “estabilizar”.
Com a velocidade da luz, 300.000 km/s, assim como a luz e é altamente 
penetrante, pois ela não possui massa.
Isso acontece por ela não ser partícula, mas sim onda, além do fato dela 
não possuir carga elétrica nem positiva, nem negativa.
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Radioatividade
Raios gama, um fóton de alta energia, resulta de 
uma redistribuição das cargas elétricas em um 
núcleo. 
A única coisa que distingue um raio gama dos 
fótons de luz visível emitidos por uma lâmpada é o 
comprimento de onda. 
O comprimento de onda
de um um raio gama é centenas de milhares de 
vezes
menor que o da luz visível (e portanto a frequência
é centenas de milhares de vezes maior!) 
De exemplo de decaimento 
radioativo gama
E sua utilidade.
De exemplo de decaimento 
radioativo 
E sua utilidade.
Partículas alfa (α)
que é constituída por dois 
prótons e dois nêutrons.
Partículas beta β
transformação de um nêutron 
em um próton. 
sub-partícula partícula beta, 
β-.
próton em um nêutron. 
liberação de uma sub-partícula 
positiva. 
beta positiva, β+, conhecida, 
como 
pósitron.
Radioatividade
Meia-Vida
O tempo necessário para que metade dos 
átomos em uma amostra de um isótopo radiativo 
decaia é chamado meia-vida do isótopo. 
Por exemplo, a meia-vida do 238U é 4,5 bilhões de 
anos. 
Isto é, daqui a 4,5 bilhões de anos, metade da 
quantidade de 238U na Terra terá decaido em 
outros elementos. 
Em mais 4,5 bilhões de anos, a metade do que 
sobrou também terá decaido, de modo que um 
quarto da quantidade hoje existente, restará na 
Terra daqui a 9 bilhões de anos. 
Explique o caso do iodo-131, 
utilizado em Medicina
Nuclear para exames de tireóide,
que possui a meia-vida de oito dias.
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Radioatividade
Reações Nucleares
Se dois núcleos se aproximam suficientemente, eles 
podem interegir através da força nuclear e pode então 
ocorrer uma reação entre os dois núcleos. 
Como nas reações químicas, as reações nucleares podem 
ser 
exotermicas
(com liberação de energia) 
ou 
endotermicas
(que requerem alguma energia). 
Podemos citar dois tipos muito importante de reações 
nucleares: 
fissão e a fusão.
Como é usada a fissão nuclear
Pela humanidade explique e de 
exemplos.
Como é usada a fusão nuclear
Pela humanidade explique e de 
exemplos.
Fusão
A fusão nuclear é um processo em que dois núcleos 
se combinam para formar um único núcleo, mais 
pesado. 
2H + 3H
----> 4He + n
Um exemplo importante de reações de fusão é o 
processo de produção de energia no sol, e das bombas 
termonucleares (bomba de hidrogênio). 
Em futuros reatores de fusão nuclear a reação entre 
dois diferentes isótopos de hidrogênio produzindo hélio 
deverá ser utilizada para produção abundante de 
energia. 
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Radioatividade
Esta reação libera uma quantidade de 
energia mais de um milhão de vezes maior 
que a que temos em uma típica reação 
química, como a queima de gás de cozinha.
Esta enorme quantidade de energia é liberada nas reações 
de fusão porque quando dois núcleos leves se fundem, a 
massa do núcleo produzido é menor que a soma das 
massas dos núcleos iniciais 
Um processo exotérmico para núcleos
leves, ele não ocorre naturalmente 
aqui na Terra por que ?
Explique o Big-Bang.
O que é uma super nova? 
E qual a sua importância?
Na fissão nuclear, a energia é liberada pela divisão do núcleo 
normalmente em dois pedaços menores e de massas comparáveis 
– para núcleos pesados, existe a fissão em mais de dois pedaços, 
mas é muito rara, uma em 1 milhão para urânio. 
Pela lei de conservação de energia, a soma das energias dos 
novos núcleos mais a energia liberada para o ambiente em forma 
de energia cinética dos produtos de fissão e dos nêutrons 
liberados deve ser igual à energia total do núcleo original. 
Fissão Nuclear
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Fissão é um processo nuclear no qual um núcleo muito 
pesado se divide em dois núcleos menores. Um exemplo de 
reação de fissão, que foi utilizada nas primeiras bombas 
nucleares e que ainda é utilizada nos reatores nucleares é: 
235U + n ----> 134Xe + 100Sr + 2n
Raios Cósmicos
Explique 
os raios cósmicos.
Por que eles são menos 
sentidos a nível do mar?
E qual a sua importância?
Acidentes nucleares históricos: 
1.Chernobyl
2.Césio 137, 
3.Japão (2011)
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