aulas 01, 02 e 03 como funcionam os átomos e as ondas

International Atomic Energy Agency

Instrutor: TNR. Gustavo Henrique de Figueiredo Vasconcelos Especialista em Proteção Radiológica – IRD / RJ Tecnólogo em Radiologia – UNCISAL / AL

Curso: Técnico em Radiologia – SENAC / AL

Como funcionam os átomos?

2

Objetivos

Conhecer o histórico breve da descoberta do átomo.

Apresentar as subpartículas que compõem o átomo.

Apresentar a tabela periódica.


3

Sumário

Descoberta do átomo.

Tabela periódica.

Elétrons, prótons e nêutrons.

Simbologia do átomo.

Isótopos, isóbaros e isótonos.

Revisão de ondas.


Conhecendo as radiações

• Ato ou efeito de radiar.

• Qualquer dos processos físicos de emissão e propagação de energia, seja por intermédio de fenômenos ondulatórios, seja por meio de partículas dotadas de energia cinética.

• Energia que se propaga de um ponto a outro no espaço ou num meio material.


Conhecendo as radiações

• Radiação é a propagação de energia sob várias formas, e que pode ser dividida em dois grandes grupos:

• Radiação corpuscular (partículas) e;

• Radiação eletromagnética.


Introdução

• Durante o século 20, o homem conquistou o “poder do átomo”.

• Com a “energia nuclear”, foram criadas a eletricidade e a bomba atômica.

• Descobre-se também, que o átomo pode ser dividido em pedaços menores.


Modelo simples de átomo


O conceito de átomo

• Compreensão do problema -> demonstração simples extraída da obra “The Extraordinary Chemistry of Ordinary Things, 3rd Edition”, de Carl H. Snyder.

• Essa parte indivisível é o que chamamos de ÁTOMO.

• A primeira idéia de átomo foi estabelecida por Demócrito em 530 a.C.


Teoria atômica – Dalton (1808)

o Todos os elementos são compostos por átomos;

o todos os átomos de um elemento são iguais;

o os átomos de elementos diferentes são diferentes (em tamanho e propriedades);

o os átomos de diferentes elementos podem se juntar e formar compostos;

o nas reações químicas, os átomos não são criados, destruídos ou alterados;

o em qualquer composto, os números e tipos de átomos continuam os mesmos.


Quanto pesam os átomos?

• A capacidade de pesar átomos surgiu a partir de uma observação do químico italiano Amadeo Avogrado.

• Sob mesma temperatura e pressão, volumes iguais de gases têm o mesmo número de moléculas:

• Ex.: 1 litro de oxigênio e 1 litro de hidrogênio possuem o mesmo número de moléculas;

• Porém, 1 átomo de oxigênio possui massa 16 vezes maior que 1 átomo de oxigênio.


As propriedades dos elementos

• Com a descoberta das massas atômicas, o químico Russo Dimitri Mendeleev organizou os elementos baseand0-se em suas propriedades.

• Os elementos foram organizados em ordem de massa atômica crescente.


Componentes do Átomo: Elétrons

Elétrons são partículas negativamente carregadas que rodeiam o núcleo em “orbitais” à semelhança de luas orbitando um planeta.

O compartilhamento ou troca de elétrons entre átomos forma as ligações químicas: esse é o modo como novas moléculas e compostos são formados.


Componentes do Átomo: Prótons

Prótons são partículas carregadas positivamente e se encontram dentro do núcleo do átomo. Cada elemento possui um único número atômico (um único número de prótons Z).

O número de prótons nunca muda para um determinado elemento. Por exemplo, oxigênio possui um número atômico 8, indicando que o oxigênio sempre tem 8 prótons.


Componentes do Átomo: Nêutrons

Nêutrons são as outras partículas encontradas no núcleo de um átomo. Entretanto, ao contrário dos prótons e elétrons, os nêutrons não possuem carga e são portanto, "neutros“.

Átomos de um dado elemento nem sempre contém um mesmo número de nêutrons N.


Propriedades do átomo

O número de prótons (Z) num átomo determina o elemento. Ele é denominado de Número Atômico.

Para um átomo neutro, o número de elétrons é igual ao número de prótons.

HidrogênioHélio

Carbono


Observação

Carbono• 6 prótons• 6 nêutrons• 6 elétrons

Nucleons


Massas dos componentes do Átomo

A massa do próton e do nêutron é aproximadamente:

Próton = 1.6726 x 10-24 gramas

Nêutron = 1.6749 x 10-24 gramas

Então, o nêutron é um pouco mais pesado que o próton.



A diferença das massas do nêutron e do próton pode ser entendida supondo que o nêutron seja a combinação de um próton com um elétron, formando uma partícula neutra, levemente mais massiva que um próton isolado.



A massa atômica do elétron é aproximadamente:

Elétron = 9,1094 x 10-28 gramas

Então, o elétron tem massa menor que o próton ou nêutron, 1837 vezes menor ou cerca de 2000 vezes menor.


Propriedades: componentes do Átomo

Particula Símbolo Massa (kg)

Energia (MeV)

Carga

Próton p 1,672E-27

938,272 +1

Nêutron n 1,675E-27

939,566 0

Elétron e 0,911E-30

0,511 -1

A X A X A X Z N Z Z

X – Elemento QuímicoA – Massa Atômica (p + n)Z – Número Atômico

Exemplos:

137 Cs 241 Am 60 Co 55 82 95 146

27 33

Simbologia do átomo


Isótopos - Mesmo elemento químico, cujos núcleos apresentam diferentes números de nêutrons (Z iguais e A diferentes).

Isóbaros – Átomos de elementos diferentes que tem o mesmo número de massa.

Isótonos – Átomos de elementos diferentes que tem o mesmo número de nêutrons.


O modelo atômico de Bohr


O modelo quântico do átomo

• O físico francês Louis de Brouglie sugere que, assim como a luz, os elétrons podiam viajar como onda (1924).

• Seria então possível localizar a posição exata de um elétron dentro dessa onda?

• Surge então o princípio da incerteza.



• Para ver um elétron em sua órbita, é preciso iluminá-lo com um comprimento de onda menor que o comprimento de onda do elétron em si;

• Esse pequeno comprimento de onda de luz possui energia alta;

• O elétron irá absorver essa energia;

• E mudará de posição.


Questões

• 1 – O que é um átomo?

• Uma partícula que apresenta carga positiva

• O menor pedaço de um elemento que mantém suas propriedades químicas

• A molécula de um composto


• 2 – O que afirma a teoria atômica moderna?

• Que todos os elementos são compostos de átomos

• Que nem todos os átomos de um elemento são iguais

• Que os átomos de elementos diferentes são iguais


• 3 – O que acontece com os átomos nas reações químicas?

• Alguns átomos são destruídos

• Normalmente surgem novos átomos

• Eles não são criados, destruídos ou alterados


• 4 – Qual a carga elétrica dos átomos, em situação estável?

• Positivas, neutras ou negativas

• Sempre neutras

• Sempre negativas


• 5 – O que é um íon?

• Um átomo com carga elétrica positiva ou negativa

• Um átomo com carga elétrica neutra

• Uma subpartícula de um átomo


• 6 – Do que é composto o núcleo de um átomo?

• Nêutrons e elétrons

• Nêutrons e prótons

• Prótons e elétrons


• 7 – O que diz o princípio da incerteza de Heisenberg?

• Que é impossível saber o momento e a posição de um elétron no átomo

• Que os elétrons se movem em órbitas bem definidas ao redor do núcleo do átomo

• Que a energia usada para se ver um elétron não muda sua posição

• 8 - Quem e quando estabeleceu a idéia de átomo?

• J.J. Thomson em 1897

• John Dalton em 1808

• Demócrito em 530 a.C.


• 9 – Dentro de cada átomo, quantas partículas subatômicas existem?

• 4

• 3

• 2


• 10 – Do que é composta a massa atômica?

• Da massa dos prótons, elétrons e nêutrons

• Da massa de prótons e nêutrons

• Da massa dos nêutrons


Radiações eletromagnéticas

• As ondas eletromagnéticas têm origem no movimento de uma carga elétrica, que quando acelerada ou desacelerada, provoca variações em seu campo elétrico que, conseqüentemente, provoca variações em seu campo magnético e assim sucessivamente, levando a informação desse movimento aos pontos do espaço.


A energia das ondas eletromagnéticas

• Observe a chama de uma vela: a cada cor corresponde uma freqüência e a cada freqüência uma energia diferente. Assim, quanto maior a freqüência da onda eletromagnética, maior será a sua energia.



• A comprimento da onda, a sua freqüência e a sua energia, são grandezas que estão intimamente relacionadas. Na tabela abaixo podemos organizar essas idéias da seguinte forma:

Comprimento da onda Frequência Energia

menor maior maior

maior menor menor


Radiações eletromagnéticas

• Toda onda eletromagnética transporta energia durante sua propagação e essa propagação é feita na velocidade da luz c (300.000.000 m/s ou 3.108 m/s);

• A onda eletromagnética tem a freqüência como uma característica importante, por que é através dela que as ondas eletromagnéticas são classificadas. • Por exemplo, a freqüência que vai de 4,3.1014 Hz até 7,5.1014 Hz é o que

chamamos de luz visível, enquanto que as ondas de rádio estão na faixa de 102 Hz até 108 Hz.

• A freqüência é a medida das oscilações que a carga elétrica executa por unidade de tempo, isto é, se a freqüência de uma onda eletromagnética é de 105 Hz, ela oscila (agita) 100.000 vezes a cada segundo.


43Como funcionam os átomos?

Radiation Protection in PET/CT 44

aulas 01, 02 e 03 como funcionam os átomos e as ondas

Documents