Átomos e Moléculas

Átomos e Moléculas


Já vimos que desde o século XIX, com os trabalhos de Dalton, se considera que a matéria é constituída por corpúsculos, os quais, por serem todos iguais e por se repetirem na estrutura da matéria, se designam porunidades estruturais.

Por exemplo, a água continua a ser água quando se encontra em qualquer dos estados físicos - sólido, líquido ou gasoso. A unidade estrutural que caracteriza a água repete-se ao longo da estrutura da água.

Por outro lado, as unidades estruturais que constituem a água e, por exemplo, o cloro são diferentes entre si; de outro modo não haveria qualquer diferença entre água e cloro, isto é, não seria possível distinguir as substâncias umas das outras.
Mas, que tipos de unidades estruturais existem?

1. Microfotografia de átomos de ouro

Existem hoje diversas técnicas que nos permitem «ver» o interior da matéria, quer através de raios X quer por observação com microscópios electrónicos com elevadíssima capacidade de ampliação (da ordem dos 20 milhões de vezes).

Com estas tecnologias poderemos constatar que existem dois tipos de unidades estruturais, que designamos por átomos e por grupos de átomos.

Toda a matéria é, portanto, constituída por átomos ou por grupos de átomos.

Sabe-se hoje que afinal os átomos não são partículas indivisíveis. Os átomos são constituídos por uma zona central muito pequena, o núcleo (onde se encontram dois tipos de partículas, os protões e osneutrões), em torno do qual circulam outras partículas com elevadíssima velocidade, os electrões.

Verifica-se que os átomos são entidades electricamente neutras. Ora, como os electrões têm carga eléctrica negativa e os protões têm carga eléctrica positiva, encontra-se, em cada átomo, igual número de protões e de electrões. Conhecem-se hoje pouco mais de 110 átomos diferentes. Então, como poderemos justificar que exista praticamente uma infinidade de substâncias diferentes?

Existem substâncias constituídas apenas por átomos iguais - que se designam por substâncias elementares. Mas os átomos podem ligar-se entre si, quer com átomos iguais quer com átomos diferentes; em qualquer dos casos chamamos moléculas a estes grupos.

Também as moléculas são entidades químicas electricamente neutras, visto que nelas se encontra igual número de protões e de electrões.

As substâncias constituídas por átomos diferentes chamam-se substâncias compostas. É usual recorrer a modelos para representar os átomos e as moléculas. Embora os modelos possam ser diversos e variar ao longo dos tempos, é habitual representar os átomos através de esferas.

Por exemplo, através destes modelos podemos representar diferentes tipos de moléculas, conforme os tipos e a quantidade de átomos que as constituem.
No caso das substâncias elementares as moléculas podem diferir pelo número de átomos que as constituem:

• «Moléculas» monoatómicas - com um só átomo.
• Moléculas diatómicas - constituídas por dois átomos.
• Moléculas poliatómicas.

O hélio é um gás muito utilizado para encher balões em substituição do hidrogénio, devido ao facto de não ser combustível, isto é, não inflama (Fig. 2).
O hélio, o néon, o árgon, o crípton, o xénon e o rádon, formados por átomos isolados, designam-se por gases nobres. O hidrogénio é um gás existente no ar (Fig. 3).

2 . Modelo do átomo de hélio	3. Modelo da molécula de hidrogénio

A molécula de ozono é triatómica, é constituída por três átomos de oxigénio. O ozono é um gás à temperatura ambiente. Existe nas altas camadas da atmosfera, constituindo uma fina camada que serve de filtro às radiações ultravioletas provenientes do Sol e que são prejudiciais à vida na Terra (Fig. 4).

4. Modelo da molécula de ozono	5. Modelo da molécula de fósforo branco

A molécula de fósforo branco é um exemplo de molécula poliatómica, sendo constituída por quatro átomos de fósforo - é uma molécula tetra-atómica (Fig. 6).

No caso das substâncias compostas, as moléculas são constituídas por dois ou mais átomos diferentes. A molécula de água é constituída por dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio (Fig. 6).

6. Modelo da molécula de água	7. Modelo da molécula de álcool etílico

A molécula de álcool etílico é constituída por seis átomos de hidrogénio, dois de carbono e um de oxigénio (Fig. 7).

A molécula de ADN é constituída por milhares de átomos - diz-se que é uma macromolécula (Fig. 8). Esta molécula existe em todos os seres vivos, tem a forma de uma dupla hélice, como se fosse uma escada, e tem a particularidade de, quando dividida ao meio, se poder copiar a si própria, estando assim na base da reprodução da vida.

   

Átomos em moléculas

Richard Bader et al. propuseram, no início da década de 60, um modelo fundado no reconhecimento da participação da densidade eletrônica na compreensão de observações experimentais. Este modelo é conhecido como Átomos em Moléculas . Recentemente o modelo AIM recebeu o nome de Teoria quântica de átomos em Moléculas 

O Modelo AIM ajuda na compreensão de conceitos como estrutura química, reatividade e topologia da distribuição eletrônica, sendo aplicada no cálculo de calores de combustão e tensão angular de cicloalcanos, constante de acidez de ácidos orgânicos, investigação de ligação de hidrogênio e ligações H-H.

O progresso do modelo AIM permite o desenvolvimento de “backgrounds” teóricos (novos métodos para analise de função de densidade eletrônica (p) de uma molécula como índice de localização e índice de deslocalização) e o desenvolvimento de métodos de cálculo que facilitam ou agilizam a obtenção de informações sobre a molécula.

Vale destacar que o modelo AIM, introduziu a terceira dimensão na química teórica.

Os modelos atômicos de Rutherford e Bohr

Niels Bohr propôs seu modelo atômico inicialmente para o átomo de hidrogênio e, por esse trabalho, recebeu o Prêmio Nobel em 1922

O cientista dinamarquês especializado em Física, Niels Bohr, realizou algumas observações referentes ao estudo da luz e, baseado em suas conclusões, ele pôde aprimorar o modelo atômico de Rutherford.

O modelo atômico de Rutherford-Bohr ficou assim conhecido porque Bohr manteve as principais características do modelo de Rutherford, porém acrescentou mais informações sobre os elétrons que ficavam ao redor do núcleo.

Segundo Bohr, os elétrons só podem permanecer em determinadas órbitas que possuem estados de energia fixos, constantes; pois os elétrons recebem e emitem o que Max Planck chamou de quanta, ou seja, pacotes discretos de energia.

Isso significa que cada órbita do átomo contém uma determinada quantidade de energia, e só o elétron que possui aquela energia é que pode permanecer ali. Quanto mais próximo do núcleo, menor será essa energia.

O estado de menor energia em que um elétron se encontra é denominado estado fundamental. Esse elétron só poderá passar para um estado de maior energia, ou seja, para uma órbita mais externa ao núcleo, se ele receber a quantidade necessária de energia. Se isso ocorrer, ele estará no seu estado excitado, que é muito mais instável.

Quando esse elétron retorna ao estado de energia mais estável, que é o fundamental, ele emite certa quantidade de energia radiante, que pode ser vista na forma de luz.

Essas órbitas permitidas para os elétrons foram denominadas órbitas, níveis ou camadas energéticas ou eletrônicas. E foram definidas como sendo no máximo sete, que podem também ser representadas, respectivamente, do mais interno para o mais externo, pelas letras: K, L, M, N, O, P e Q.

Cada elemento apresenta diferentes valores de energia para as suas camadas, é por isso que cada elemento possui um espectro diferente e uma cor diferente na liberação da radiação eletromagnética em forma de luz visível.

Como fazer uma lanterna com limão 

Barata elétrica (mini robô caseiro)

Eletricidade estática existe, o corpo humano pode gerar eletricidade de até 80V !!

ao esfregar a unha no blusão, a mulher tranferiu o campo eletrico de seu corpo para o blusão, atravéz da fricssão, e as moléculas da lã positivamente carregadas entram em atrito com as moléculas negativamente carregadas da mulher, gerando micro-faíscas e em contato com o vapor altamente inflamavel da gasolina, geram explosão.

O estudo da eletricidade se iniciou na Antiguidade, por volta do século VI a.C, com o filósofo e matemático grego Tales de Mileto. Ele, dentre os maiores sábios da Grécia Antiga, foi quem observou o comportamento de uma resina vegetal denominada de ambar . Ao atritar essa resina com tecido e/ou pele de animal, Tales percebeu que daquele processo surgia uma importante propriedade: o âmbar adquiria a capacidade de atrair pequenos pedaços de palha e/ou pequenas penas de aves. Em grego, a palavra elektron significa âmbar, a partir desse vocábulo surgiram as palavras elétron e eletricidade.