O Tamanho dos Átomos

 Os átomos apresentam dimensões muito reduzidas. São tão pequenos que ...

... um ponto final feito com a tinta de uma caneta pode conter mais de 3 milhões de átomos.

... 100 milhões de pessoas reduzidas ao tamanho de um átomo formavam uma fila de apenas 1 centímetro.

Por terem dimensões tão reduzidas, o tamanho dos átomos é apresentado em picómetros (pm), um sub-múltiplo do metro:

1 picómetro = 0,000 000 000 001 metros

Átomos de diferentes elementos apresentam diferente tamanhos:

... um átomo de Hidrogénio tem um diâmetro de 74,6 pm;

... um átomo de Magnésio tem um diâmetro de 260 pm.

Representação Simbólica de um Átomo

 Para representar simbolicamente um átomo de determinado elemento, tem que se indicar o respectivo símbolo químico. Para além disso, é necessário conhecer de cada átomo...

... o Número Atómico;

... o Número de Massa.

Número Atómico (Z)

O Número Atómico (Z) corresponde ao número de protões que existem no núcleo do átomo.

Número Atómico (Z) = Número de Protões

Exemplo:
Um átomo de Cloro tem 17 protões no núcleo. O Número Atómico do Cloro é 17.

Número de Massa (A)

O Número de Massa (A) corresponde ao total de partículas (protões e neutrões) que existem no núcleo do átomo.

Número de Massa (A) = Número de Protões + Número de Neutrões

Exemplo:
Um átomo de Cloro com 17 protões e 18 neutrões tem Número de Massa 35:
Número de Massa = Número de Protões + Número de Neutrões↔
Número de Massa = 17 + 18↔
Número de Massa = 35

Representação Simbólica de um Átomo

A representação simbólica de um átomo faz-se da seguinte forma:

Sendo X o símbolo químico do elemento, Z o Número Atómico e A o Número de Massa.

A Constituição do Átomo

 Segundo o modelo da Nuvem Electrónica, os átomos têm uma zona central (o núcleo) à volta da qual giram os electrões, num movimento desordenado, naquilo a que se chama de Nuvem Electrónica. Esta Nuvem Electrónica representa a probabilidade de encontrar o electrão no espaço em torno do núcleo. Quanto mais carregada for a nuvem, maior a probabilidade de um electrão passar nesse local.

As Partículas que constituem o Átomo

O núcleo do átomo é formado por neutrões e por protões, enquanto a nuvem electrónica é formada por electrões.

 Como o núcleo do átomo tem protões na sua constituição, e cada protão tem carga positiva, então pode-se concluir que o núcleo do átomo tem carga positiva. A nuvem electrónica, como é formada por electrões, tem carga negativa.

 A carga total do átomo é sempre neutra, o que significa que a carga positiva do núcleo é suficiente para anular a carga negativa da nuvem electrónica.

Os Modelos Atómicos

 Ao longo dos tempos, foram surgindo diferentes modelos para explicar a forma e a constituição de um átomo. À medida que a ciência progridiu, também progridiu a visão que o Homem tem do átomo, surgindo novos modelos que tentaram explicar a sua constituição.

Modelo Atómico de Dalton

 Durante muito tempo pensava-se que os átomos tinham forma esférica e que eram indivisíveis. No século XIX, um cientista chamado John Dalton propôs um modelo de representação do átomo com base nas ideias da altura.

John Dalton (1766 - 1844)

Dalton caracterizou o átomo como sendo esférico, indivisível e indestrutível.

Modelo Atómico de Dalton

Modelo Atómico de Thomson

  Um cientista de nome Joseph Thomson realizou, no final do século XIX, uma série de experiências tirarando novas conclusões sobre a cosntituição de um átomo

Joseph Thomson (1856 - 1940)

Thomson concluiu que o átomo não era apenas uma esfera indivisível como tinha dito Dalton. Esta esfera tinha carga positiva e no seu interior existiam partículas com carga eléctrica negativa, a que se dá o nome de electrões.

Modelo Atómico de Thomson

Modelo Atómico de Rutherford

 No início do século XX, um cientista de nome Ernest Rutherford propôs um novo modelo de representação do átomo, com base em novos estudos por ele realizados.

Ernest Rutherford (1871 - 1937)

Após diversas experiências, Rutherfor concluiu que:

a maior parte do átomo era espaço vazio;

na região central do átomo, a que chamou núcleo, concentrava-se toda a massa do átomo;

o núcleo tem carga positiva;

os electrões giram em torno do núcleo, tal como os planetas em torno do Sol.

Modelo Atómico de Rutherford

Modelo Atómico de Bohr

 Niels Bohr, um cientista dinamarquês que já tinha trabalhado com Ernest Rutherford, completou em 1913, o Modelo Atómico de Rutherford.

Niels Bohr (1885 - 1962)

Bohr concluiu que:

os electrões se movem em torno do núcleo com órbitas circulares;

a cada órbita corresponde uma determinada energia;

os electrões com mais energia movem-se em órbitas mais afastadas do núcleo.

Modelo Atómico de Bohr

Modelo da Nuvem Electrónica

O modelo atómico considerado como o mais correcto, com base nos conhecimentos que hoje temos, é o Modelo da Nuvem Electrónica.

Modelo da Nuvem Electrónica

Este modelo diz que:

a zona central do átomo, a que se dá o nome de núcleo, é constituída por protões (partículas com carga positiva) e neutrões (partículas com carga neutra);

à volta do núcleo giram os electrões;

os electrões não têm órbitas bem definidas, possuem antes movimentos aleatórios em torno do núcleo;

na nuvem electrónica, há electrões que se encontram mais próximos do núcleo e outros que se encontram mais afastados;

o núcleo é muito pequeno quando comparado com o tamanho da nuvem electrónica. É possível por isso concluir que a maior parte do átomo é espaço vazio.

A Formação de Iões

 Grande parte dos átomos, quando isolados, não são estáveis e, por isso, têm tendência a unir-se a outros átomos dando origem a moléculas, ou então ganham ou perdem electrões, dando origem a iões.

Como se Formam os Iões?

A formação de iões vem da necessidade de os átomos terem o último nível de energia com electrões totalmente preenchido. Considera o exemplo do átomo de Cloro (Cl), com Número Atómico 17:

Sabendo o Número Atómico (17) sabe-se também o número de Protões(17).
Num átomo, o número de Protões, 17, terá que ser igual ao número de Electrões, também 17.

 Os electrões do átomo de Cloro distribuem-se por 3 níveis de energia. A sua distribuição electrónica é:

₁₇Cl → 2 - 8 - 7

 Este átomo tem 7 electrões no último nível de energia, não estando por isso completamente preenchido. Para estar completamente preenchido, o último nível com electrões deve ter 8 electrões. Assim, este átomo de Cloro não é estável, e para se tornar estável pode:

ganhar 1 electrão e fica com o último nível completamente preenchido;

perder os 7 electrões do nível 3 e fica com o nível anterior completamente preenchido.

Como é fácil de compreender, é muito mais provável o átomo ganhar 1 electrão do que perder 7 electrões:

Como ganha 1 electrão, passa a ter excesso de cargas negativas, logo dá origem ao ião Cloreto, com carga mononegativa (-1).

A Distribuição Electrónica

 Os electrões giram em torno do núcleo do átomo porque se sentem atraídos por este. Esta atracção deve-se ao facto de estes terem carga oposta, os protões têm carga positiva, enquanto que os electrões têm carga negativa e é esta a diferença de carga que os leva a atrairem-se mutuamente.

 Na nuvem electrónica apenas existem electrões e quando estes se aproximam demasiado uns dos outros, pelo facto de terem carga semelhante, vão-se repelir e afastar. Por esse motivo, os electrões "organizam-se" no espaço em torno do núcleo, mantendo-se o mais próximo possível do núcleo e ao mesmo tempo o mais afastado possível entre eles. Assim:

há electrões que giram mais próximos do núcleo;

há electrões que giram mais afastados do núcleo.

Aqueles que giram mais próximos do núcleo são os de menor energia, enquanto que os que giram mais afastados do núcleo são os de maior energia.

No espaço em torno do núcleo temos então diferentes níveis de proximidade ao núcleo, onde giram os electrões:

 Cada um destes níveis pode ter um determinado número máximo de electrões. Os níveis mais próximos do núcleo "têm espaço" para menos electrões, enquanto os níveis mais afastados do núcleo "têm espaço" para mais electrões. Para saber o número de electrões que cada nível pode ter, aplica-se a expressão matemática:

N.º máximo de electrões do nível = 2n²

sendo n o nível, que pode ter valor 1, 2, 3, ...

Aplicando a expressão e substituindo o n pelo número do nível obtém-se:

Como Distribuir os Electrões pelos respectivos Níveis?

Para distribuires os electrões pelos diferentes níveis em torno do núcleo, deves obedecer a algumas regras:

1.º - Começar a distribuir os electrões pelo nível de menor energia, o nível 1;

2.º - Quando o nível 1 estiver completo, começas a preencher o nível 2, e assim sucessivamente;

3.º - O ultimo nível com electrões não pode ter mais do que 8 electrões.

Podemos aplicar estas regras para distribuir os electrões em torno de um átomo de Cloro, cujo número atómico é 17. Se o número atómico é 17, então o átomo tem 17 protões e por isso 17 electrões. São estes 17 electrões que queremos distribuir em torno do núcleo:

O primeiro nível a ser preenchido é o nível 1, e este só pode ter no máximo 2 electrões. Vamos representar os electrões por circulos pretos:

Dos 17 electrões que tinhamos para distribuir, já só temos 15, porque 2 já estão no nível 1. Vamos agora preencher o nível 2, que pode ter no máximo 8 electrões:

Agora já só restam 7 electrões, pois já distribuimos 10. Estes 7 electrões podem ocupar o nível seguinte, o nível 3:

Como já não temos mais electrões para distribuir, os níveis 4, 5, 6, ... ficam vazios:

Está completa a distribuição dos electrões pelos respectivos níveis electrónicos. Temos 2 electrões no nível 1, 8 electrões no nível 2 e 7 electrões no nível 3. A distribuição electrónica do átomo de Cloro é:

₁₇Cl → 2 - 8 - 7

Fenómenos do Som

  Reflexão do som – eco e reverberação

O eco é a repetição de um som que foi produzido instantes antes.

O eco dá-se quando uma onda sonora atinge uma superfície dura e lisa. Isto acontece quando a onda encontra um obstáculo e é obrigada a mudar de direcção.

Para distinguir o som original do reflectido, é necessário que exista entre eles um intervalo mínimo de 0,1s.

No ar o som propaga-se com uma velocidade de 340 m/s. Como:

d = v x Δt

a distância que o som percorre é :

d = 340 x 0,1 = 34 m

Para que seja possível ouvir distintamente o eco é necessário que a superfície reflectora esteja a uma distância mínima de 17 m da fonte emissora.

Quanto a distância da fonte sonora e da superfície reflectora é inferior a 17 m, ocorre a reverberação do som.

Neste caso não se consegue distinguir o som original do som reflectido, pelo que à apenas a sensação de prolongamento do som original.

Refracção do som

  A refracção do som ocorre quando o som encontra uma parede, e propaga-se através dela, chagando à sala do lado. Mas nem todo o som é refractado, e a intensidade do som que atinge a sala do lado é menor.

Ressonância

A ressonância origina um aumento da intensidade do som.

Absorção

 Certos materiais absorvem grande parte da energia transferida pela onda sonora, sendo o som reflectido muito fraco. A cortiça e a lã são alguns exemplos de materiais que tem grande poder de absorção.

Difracção

 A difracção do som é um fenómeno que está relacionado com a capacidade que o som tem de contornar obstáculos.

Características do Som

  Um som apresenta sempre 3 propriedades que o distinguem:

- Altura;
- Intensidade;
- Timbre;



Altura

  A Altura de um Som é a propriedade que permite distinguir os sons agudos (altos) dos sons graves (baixos).
 A Altura de um Som está directamente relacionada com a frequência do som:

-Sons de maior frequência correspondem a sons agudos ou altos;
-Sons de menor frequência correspondem a sons graves ou baixos.

A                                                                              B

A Onda Sonora A tem maior frequência logo é som mais agudo.

A Onda Sonora B tem uma menor frequência logo é um som mais grave.

Intensidade

  O som produzido pelo motor de um avião é completamente diferente do som produzido pelo bater de asas de uma mosca. 

 O som produzido pelo motor do avião ouve-se muito bem, mesmo que estejamos bastante afastados dele,mas o som produzido pelas asas da mosca só se ouve se estivermos muito próximos dela. 

  Por esse motivo, dizemos que os sons produzidos têm intensidades sonoras diferentes.

- O som produzido pelo avião é um Som Forte;

- O som produzido pela mosca é um Som Fraco;

Timbre

  

  Quando assistimos a um concerto com vários instrumentos a serem tocados ao mesmo tempo, conseguimos distinguir os sons provenientes de cada um deles, mesmo que estejam a tocar a mesma nota. Imagina que os três instrumentos da figura seguinte estão a tocar exactamente a mesma nota:

Clarinete                                               Guitarra                                                          Piano

 Distingue-se facilmente o som proveniente do diapasão, do som produzido pela guitarra ou pelo piano, mesmo que estejam a tocar a mesma nota. Diz-se que estes instrumentos apresentam um Timbre diferente.

Ondas:
Transversais & Longitudinais 
Mecânicas & Electromagnéticas

Ondas Transversais:

   A onda propaga-se na horizontal enquanto que as partículas da onda vibram na vertical (sobem e descem tal como o barco). Assim, diz-se que a direcção de propagação é perpendicular à direcção de vibração. Por este motivo este tipo de ondas denominam-se de ondas transversais.




Ondas Longitudinais:

 A onda propaga-se na horizontal, e as partículas de ar vibram também na horizontal (efectuam o movimento esquerda, direita, esquerda, direita, ...). Assim, diz-se que a direcção de propagação é igual à direcção de vibração. Por esse motivo este tipo de ondas denominam-se de ondas longitudinais. 








  
Caracteríticas de uma Onda Periódica

    As partículas B e F encontram-se numa Crista. Estas partículas encontram-se na mesma fase de vibração, porque ocupam Cristas.
   As partículas D e H encontram-se num Ventre. Estas partículas encontram-se na mesma fase de vibração, porque ocupam Vales.
  As partículas A, C, E e G encontram-se na Linha de Equilíbrio.
  






    


   
  Sempre que uma partícula descreve um ciclo vibratório completo, isto é, por exemplo, da crista para o ventre e novamente para a crista, diz-se que realizou uma vibração completa. É possível contar o número de vibrações completas de uma partícula ao longo do tempo.


As suas propriedades:

- Comprimento da onda;

- Amplitude;

- Frequência;

- Período;

Comprimento da Onda

 O Comprimento da Onda corresponde à distância entre duas partículas consecutivas na mesma fase de vibração.

\

/\ = Comprimento

Amplitude

 A Amplitude corresponde ao valor máximo de elongação numa onda mecânica.

Frequência

 A Frequência corresponde ao número de ciclos realizados por unidade de tempo.

  Na onda de cima existe uma frequência menor à onda de baixo.

Período

 O Período é o intervalo de tempo mínimo em que se completa um ciclo e expressa-se em segundos.

Onda, onda olha a Onda!

  Quando o barco encontra-se por cima da linha de equilíbrio diz-se que está numa crista, mas quando o barco encontra-se por baixo da linha de equilíbrio diz-se que está num vale.

 As ondas não transportam matéria, apenas energia, ou seja o barco não se move na horizontal apenas na vertical.
O transporte de energia está associado à vibração de partículas.

Ondas Sonoras

 O som propaga-se através de ondas. No caso das ondas sonoras, estas resultam de uma perturbação no meio material em que o som se está a propagar. Uma vez que não conseguimos ver a olho nu o movimento das ondas, vejam o que acontece à superfície de um lago se lhe atirarmos uma pedra:

   Neste caso, a onda propaga-se a partir do ponto onde foi lançada a pedra até às margens do lago.

 Neste site podemos verificar a vvibração das partículas durante a produção de um som.
http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/imagens_ns/fig1.swf

   

     

      
     Agora, onde é que e a energia está? Será que no ar? Dentro de água?
  Então vamos lá ver...
  
                          Manifestações de energia

     A energia pode ser detectada em diferentes lugares e  em diferentes formas:
--------> Energia Luminosa - luz;
--------> Energia Térmica - aquecimento dos corpos;
--------> Energia Sonora - som;
--------> Energia Radiante - raiosX, microondas,infravermelhos...;
--------> Energia Eléctrica - movimento orientado de electrões;
--------> Energia Mecânica - movimento dos corpos;

     Energia- Início 

   O Sol é a nossa principal fonte de energia, sem ele não haveria vida na Terra, tal como nós a conhecemos. 
  A partir do mar, podemos retirar a energia das marés, das ondas e dos rios. -----> Energia Hídrica
Este processo ocorre nas Centrais Hidroelétricas.
  A partir do calor interior da Terra, utilizamos a sua energia (sob a forma de calor).--------> Energia Geotérmica.
Este processo ocorre nas Centrais Elétricas.
   Com o auxílio de aerogeradores e das Centrais Eólicas, conseguimos utilizar a energia do vento.
--------> Energia Eólica.
   Os resíduos florestais, a madeira, entre outros, são todos utilizados como formas de energia.
--------> Energia da Biomassa.
   Os combustíveis fósseis como o carvão, o petróleo e o gás natural, também são utilizados como formas de  energia. Este processo ocorre nas Centrais Termoelétricas.
 --------> Energia dos Combustíveis Fósseis.
   O úranio e o plutónio são exemplos de substâncias nucleares, que obviamente também são uitlizados como formas de energia. E quem vê "Os Simpsons" sabe que a personagem principal "Homer" trabalha numa Central Nuclear que é onde este processo ocorre.------> Energia Nuclear.

ENERGIA! ... estamos a entrar na Energia....

              Ainda dentro das Reacções Químicas ...

  Catalisadores, podem ser positivos (substâncias que aceleram a reacção química) ou podem ser negativos (substâncias que "atrasam" a reacção química. Os Catalisadores são substâncias que não se consomem.
  Mas ainda podemos ter os Catalisadores biológicos, ou seja seres vivos que são chamados de enzimas.