Em formação

2.12: Átomos - Biologia


Resultados de Aprendizagem

Explique a estrutura e os componentes de um átomo

Para entender como os elementos se unem, devemos primeiro discutir o menor componente ou bloco de construção de um elemento, o átomo. Um átomo é a menor unidade de matéria que retém todas as propriedades químicas de um elemento. Por exemplo, um átomo de ouro tem todas as propriedades do ouro por ser um metal sólido à temperatura ambiente. Uma moeda de ouro é simplesmente um grande número de átomos de ouro moldados na forma de uma moeda e contendo pequenas quantidades de outros elementos conhecidos como impurezas. Os átomos de ouro não podem ser decompostos em nada menor enquanto ainda retêm as propriedades do ouro.

Todos os átomos contêm prótons, elétrons e nêutrons (Figura 1). A única exceção é o hidrogênio (H), que é feito de um próton e um elétron.

UMA próton é uma partícula carregada positivamente que reside no núcleo (o núcleo do átomo) de um átomo e tem uma massa de 1 e uma carga de +1.

Nêutrons, como prótons, residem no núcleo de um átomo. Eles têm uma massa de 1 e são gratuitos.

Um elétron é uma partícula carregada negativamente que viaja no espaço ao redor do núcleo. Em outras palavras, ele reside fora do núcleo. Ele tem uma massa desprezível e uma carga de -1.

As cargas positiva (prótons) e negativa (elétrons) se equilibram em um átomo neutro, que tem uma carga líquida zero.

Como os prótons e nêutrons têm massa 1, a massa de um átomo é igual ao número de prótons e nêutrons desse átomo. O número de elétrons não é fatorado na massa total, porque sua massa é muito pequena.

Construa um átomo

Construa um átomo de prótons, nêutrons e elétrons e veja como o elemento, a carga e a massa mudam. Em seguida, jogue um jogo para testar suas idéias!

Um link para elementos interativos pode ser encontrado na parte inferior desta página.


Granzimas: uma família de serina proteases de grânulos de linfócitos

Granzymes, uma família de serina proteases, são expressas exclusivamente por linfócitos T citotóxicos e células natural killer (NK), componentes do sistema imunológico que protegem organismos superiores contra infecção viral e transformação celular. Após a formação do conjugado mediada por receptor entre uma célula contendo granzima e uma célula-alvo infectada ou transformada, as granzimas entram na célula-alvo por endocitose e induzem a apoptose. Granzyme B é o membro pró-apoptótico mais poderoso da família granzyme. Assim como as caspases, proteases de cisteína que desempenham um papel importante na apoptose, ela pode clivar proteínas após resíduos ácidos, especialmente o ácido aspártico. Outras granzimas podem ter funções adicionais e algumas podem não induzir a apoptose. As granzimas foram bem caracterizadas apenas em humanos e roedores e podem ser agrupadas em três subfamílias de acordo com a especificidade do substrato: membros da família das granzimas que têm atividade enzimática semelhante à serina protease quimiotripsina são codificados por um agrupamento de genes denominado "locus quimase" granzimas com especificidades semelhantes à tripsina são codificadas pelo 'locus triptase' e uma terceira subfamília cliva após resíduos hidrofóbicos não ramificados, especialmente metionina, e é codificada pelo 'locus Met-ase'. Todas as granzimas são sintetizadas como zimogênios e, após o corte do peptídeo líder, a atividade enzimática máxima é alcançada pela remoção de um dipeptídeo amino-terminal. Eles podem ser todos bloqueados por inibidores de serina protease, e um novo grupo de inibidores foi recentemente identificado - serpinas, algumas das quais são específicas para granzimas. Estudos futuros sobre serpinas podem trazer informações sobre como as células que sintetizam granzimas são protegidas do suicídio celular inadvertido.


2 e 12. Estrutura atômica (1)

Para cada pergunta, escolha a resposta que você considera a melhor.1. Qual é a definição correta do número atômico de um átomo? A. O número total de nêutrons e prótons no núcleo de um átomoB. O número total de nêutrons, prótons e elétrons em um átomoC. O número de elétrons no nível de energia externo de um átomo D. O número de prótons no núcleo de um átomo

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2.12: Átomos - Biologia

Parte de nossa responsabilidade como professores de ciências é ensinar nossos alunos de ciências como ser bons administradores do meio ambiente. Acho que o primeiro passo é deixar nossos filhos animados com os organismos vivos que habitam este planeta. Como professora de biologia, faço isso todos os dias! Todos os dias na minha aula, eu jogo um pouco de curiosidades divertidas, ou discuto as características de uma criatura incomum ou mostro um vídeo de 1-2 minutos do youtube. Eu faço isso todos os dias. Leva apenas alguns minutos e então passamos para a lição do dia.

Mas agora chegamos à época do ano em que precisamos começar a pensar em algumas atividades especiais para o Dia da Terra. Desenvolvi um conjunto de slides em PowerPoint que chamo de "Prêmios da Mãe Natureza para o Planeta Terra".

A lista para as séries 6-12 vem com uma planilha para os alunos conduzirem suas próprias pesquisas para desenvolver um slide do PowerPoint para um Prêmio Mãe Natureza de sua própria escolha. Isso é um bom dever de casa para uma nota ou uma ótima oportunidade de crédito extra.


Tópico 2: Estrutura Atômica (6 horas) - Alunos S & amp HL

2.1 O átomo nuclear

Cidadãos Globais, Cidadão Moral - Isótopos de Urânio, energia nuclear, armas nucleares, uso de radioisótopos na medicina.

  • Deduza a estrutura do átomo ou íons dos símbolos nucleares
  • Calcular massas atômicas relativas e abundância de isótopos a partir de dados fornecidos

2.2 Configuração de elétrons

  • Pode descrever a relação entre cor, comprimento de onda, frequência e energia em todo o espectro eletromagnético
  • Compreende a diferença entre um espectro contínuo e linear
  • Pode descrever o espectro de emissão do átomo de hidrogênio
  • É capaz de reconhecer as formas dos orbitais atômicos (s & p)
  • Pode aplicar o Princípio de Aufbau, a regra de Hund e o princípio de exclusão de Pauli para escrever configurações de elétrons para átomos e íons até Z = 36
  • Pode descrever o espectro de emissão do átomo de hidrogênio

Tópico 12: Estrutura atômica (2 horas) - alunos HL apenas

12.1 Elétrons em átomos

  • Pode resolver problemas usando E = hf
  • Pode calcular o valor da primeira energia de ionização a partir de dados espectrais
  • Pode deduzir grupo de elementos a partir de dados de energia de ionização
  • e explicar tendências e descontinuidades nos primeiros dados de energia de ionização em um período

O currículo detalhado pode ser consultado aqui.

Química IB

  • Tópico 1: Relações estequiométricas
  • Tópico 2 e 12: Estrutura Atômica
  • Tópico 3 e 13: Periodicidade
  • Tópicos 4 e 14: Ligação
  • Tópicos 5 e 15: Energética
  • Tópicos 6 e 16: Cinética
  • Tópicos 7 e 17: Equilíbrio
  • Tópicos 8 e 18: Ácidos e bases
  • Tópicos 9 e 19: Processos Redox
  • Tópicos 10 e 20: Química Orgânica
  • Tópico 11: Medição e processamento de dados
  • Opção A: Materiais
  • Habilidades de Laboratório
  • Investigações individuais de química IB

Último vídeo


2.12: Átomos - Biologia

Nesta seção, você explorará as seguintes questões:

  • Como a estrutura atômica determina as propriedades dos elementos, moléculas e matéria?
  • Quais são as diferenças entre ligações iônicas, ligações covalentes, ligações covalentes polares e ligações de hidrogênio?

Conexão para Cursos AP ®

Os sistemas vivos obedecem às leis da química e da física. Matéria é tudo o que ocupa espaço e massa. Os 92 elementos que ocorrem naturalmente têm propriedades únicas e várias combinações deles criam moléculas, que se combinam para formar organelas, células, tecidos, sistemas de órgãos e organismos. Os átomos, que consistem em prótons, nêutrons e elétrons, são as menores unidades de matéria que retêm todas as suas características e são mais estáveis ​​quando suas camadas de elétrons mais externas ou de valência contêm o número máximo de elétrons. Os elétrons podem ser transferidos, compartilhados ou causar disparidades de carga entre os átomos para criar ligações, incluindo ligações iônicas, covalentes e de hidrogênio, bem como interações de van del Waals. Os isótopos são diferentes formas de um elemento que têm diferentes números de nêutrons enquanto retêm o mesmo número de prótons. Muitos isótopos, como o carbono-14, são radioativos.

As informações apresentadas e os exemplos destacados nesta seção apoiam os conceitos e objetivos de aprendizagem descritos na Grande Ideia 2 do AP ® Biology Curriculum Framework. Os Objetivos de Aprendizagem listados na Estrutura do Currículo fornecem uma base transparente para o curso AP ® Biologia, uma experiência de laboratório baseada em investigação, atividades instrucionais e questões do Exame AP ®. Um objetivo de aprendizagem mescla o conteúdo necessário com uma ou mais das sete práticas científicas.

Grande Ideia 2 Os sistemas biológicos utilizam energia livre e blocos de construção moleculares para crescer, se reproduzir e manter a homeostase dinâmica.
Compreensão Duradoura 2.A O crescimento, a reprodução e a manutenção dos sistemas vivos requerem energia e matéria livres.
Conhecimento Essencial 2.A.1 Todos os sistemas vivos requerem entrada constante de energia livre.
Prática de Ciências 4.1 O aluno pode justificar a seleção do tipo de dados necessários para responder a uma determinada questão científica.
Prática de Ciências 6.2 O aluno pode construir explicações de fenômenos com base em evidências produzidas por meio de práticas científicas.
Prática de Ciências 6.4 O aluno pode fazer afirmações e previsões sobre fenômenos naturais com base em teorias e modelos científicos.
Objetivo do aprendizado 2.8 O aluno é capaz de justificar a seleção de dados relativos aos tipos de moléculas que um animal, planta ou bactéria assumirá como blocos de construção necessários e excretará como resíduos.

As Questões do Desafio da Prática de Ciências contêm questões de teste adicionais para esta seção que o ajudarão a se preparar para o exame AP. Essas questões abordam os seguintes padrões:
[APLO 1.12] [APLO 2.9] [APLO 2.42] [APLO 2.22]

Em seu nível mais fundamental, a vida é feita de matéria. Matéria é qualquer substância que ocupa espaço e tem massa. Os elementos são formas únicas de matéria com propriedades físicas e químicas específicas que não podem ser decompostas em substâncias menores por meio de reações químicas comuns. Existem 118 elementos, mas apenas 98 ocorrem naturalmente. Os demais elementos são sintetizados em laboratórios e são instáveis.

Cada elemento é designado por seu símbolo químico, que é uma única letra maiúscula ou, quando a primeira letra já está “tomada” por outro elemento, uma combinação de duas letras. Alguns elementos seguem o termo inglês para o elemento, como C para carbono e Ca para cálcio. Os símbolos químicos de outros elementos derivam de seus nomes latinos, por exemplo, o símbolo para sódio é Na, referindo-se a natrium, a palavra latina para sódio.

Os quatro elementos comuns a todos os organismos vivos são oxigênio (O), carbono (C), hidrogênio (H) e nitrogênio (N). No mundo não vivo, os elementos são encontrados em diferentes proporções, e alguns elementos comuns aos organismos vivos são relativamente raros na Terra como um todo, conforme mostrado na Tabela 2.1. Por exemplo, a atmosfera é rica em nitrogênio e oxigênio, mas contém pouco carbono e hidrogênio, enquanto a crosta terrestre, embora contenha oxigênio e uma pequena quantidade de hidrogênio, tem pouco nitrogênio e carbono. Apesar de suas diferenças em abundância, todos os elementos e as reações químicas entre eles obedecem às mesmas leis químicas e físicas, independentemente de fazerem parte do mundo vivo ou não vivo.

Porcentagem aproximada de elementos em organismos vivos (humanos) em comparação com o mundo não vivo
ElementoVida (humanos)AtmosferaCrosta da terrra
Oxigênio (O) 65% 21% 46%
Carbono (C) 18% vestígio vestígio
Hidrogênio (H) 10% vestígio 0.1%
Nitrogênio (N) 3% 78% vestígio

A Estrutura do Atom

Para entender como os elementos se unem, devemos primeiro discutir o menor componente ou bloco de construção de um elemento, o átomo. Um átomo é a menor unidade de matéria que retém todas as propriedades químicas de um elemento. Por exemplo, um átomo de ouro tem todas as propriedades do ouro por ser um metal sólido à temperatura ambiente. Uma moeda de ouro é simplesmente um grande número de átomos de ouro moldados na forma de uma moeda e contendo pequenas quantidades de outros elementos conhecidos como impurezas. Os átomos de ouro não podem ser decompostos em nada menor enquanto ainda retêm as propriedades do ouro.

Um átomo é composto de duas regiões: o núcleo, que está no centro do átomo e contém prótons e nêutrons, e a região mais externa do átomo que mantém seus elétrons em órbita ao redor do núcleo, conforme ilustrado na Figura 2.2. Os átomos contêm prótons, elétrons e nêutrons, entre outras partículas subatômicas. A única exceção é o hidrogênio (H), que é feito de um próton e um elétron sem nêutrons.

Prótons e nêutrons têm aproximadamente a mesma massa, cerca de 1,67 × 10 -24 gramas. Os cientistas definem arbitrariamente essa quantidade de massa como uma unidade de massa atômica (amu) ou um Dalton, conforme mostrado na Tabela 2.2. Embora semelhantes em massa, prótons e nêutrons diferem em sua carga elétrica. Um próton tem carga positiva, enquanto um nêutron não tem carga. Portanto, o número de nêutrons em um átomo contribui significativamente para sua massa, mas não para sua carga. Os elétrons são muito menores em massa do que os prótons, pesando apenas 9,11 × 10 -28 gramas, ou cerca de 1/1800 de uma unidade de massa atômica. Portanto, eles não contribuem muito para a massa atômica geral de um elemento. Portanto, ao considerar a massa atômica, é comum ignorar a massa de quaisquer elétrons e calcular a massa do átomo com base apenas no número de prótons e nêutrons. Embora não contribuam significativamente para a massa, os elétrons contribuem muito para a carga do átomo, pois cada elétron tem uma carga negativa igual à carga positiva de um próton. Em átomos neutros sem carga, o número de elétrons orbitando o núcleo é igual ao número de prótons dentro do núcleo. Nesses átomos, as cargas positivas e negativas se cancelam, levando a um átomo sem carga líquida.

Levando em consideração o tamanho dos prótons, nêutrons e elétrons, a maior parte do volume de um átomo - maior que 99 por cento - é, na verdade, espaço vazio. Com todo esse espaço vazio, pode-se perguntar por que os chamados objetos sólidos não passam simplesmente uns pelos outros. O motivo pelo qual não o fazem é que os elétrons que circundam todos os átomos têm carga negativa e cargas negativas se repelem.

Prótons, nêutrons e elétrons
CobrarMissa (amu)Localização
Próton +1 1 núcleo
Nêutron 0 1 núcleo
Elétron –1 0 orbitais

Número atômico e massa

Os átomos de cada elemento contêm um número característico de prótons e elétrons. O número de prótons determina o número atômico de um elemento e é usado para distinguir um elemento de outro. O número de nêutrons é variável, resultando em isótopos, que são formas diferentes do mesmo átomo que variam apenas no número de nêutrons que possuem. Juntos, o número de prótons e o número de nêutrons determinam o número de massa de um elemento, conforme ilustrado na figura 2.3. Observe que a pequena contribuição da massa dos elétrons é desconsiderada no cálculo do número de massa. Essa aproximação de massa pode ser usada para calcular facilmente quantos nêutrons um elemento possui, simplesmente subtraindo o número de prótons do número de massa. Uma vez que os isótopos de um elemento terão números de massa ligeiramente diferentes, os cientistas também determinam a massa atômica, que é a média calculada do número de massa para seus isótopos de ocorrência natural. Freqüentemente, o número resultante contém uma fração. Por exemplo, a massa atômica do cloro (Cl) é 35,45 porque o cloro é composto de vários isótopos, alguns (a maioria) com massa atômica 35 (17 prótons e 18 nêutrons) e alguns com massa atômica 37 (17 prótons e 20 nêutrons) .

CONEXÃO VISUAL

    1. O carbono-12 contém 6 nêutrons, enquanto o carbono-13 contém 7 nêutrons.
    2. O carbono-12 contém 7 nêutrons, enquanto o carbono-13 contém 6 nêutrons.
    3. O carbono-12 contém 12 nêutrons, enquanto o carbono-13 contém 13 nêutrons.
    4. O carbono-12 contém 13 nêutrons, enquanto o carbono-13 contém 12 nêutrons.

    Isótopos

    Isótopos são formas diferentes de um elemento que tem o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons. Alguns elementos - como carbono, potássio e urânio - têm isótopos que ocorrem naturalmente. O carbono-12 contém seis prótons, seis nêutrons e seis elétrons, portanto, tem um número de massa de 12 (seis prótons e seis nêutrons). O carbono-14 contém seis prótons, oito nêutrons e seis elétrons, sua massa atômica é 14 (seis prótons e oito nêutrons). Essas duas formas alternativas de carbono são isótopos. Alguns isótopos podem emitir nêutrons, prótons e elétrons e atingir uma configuração atômica mais estável (nível mais baixo de energia potencial) - são isótopos radioativos ou radioisótopos. O decaimento radioativo (nêutrons perdedores de carbono-14 para eventualmente se tornar nitrogênio-14) descreve a perda de energia que ocorre quando o núcleo de um átomo instável libera radiação.

    CONEXÃO DE EVOLUÇÃO

    Datação de Carbono

    O carbono está normalmente presente na atmosfera na forma de compostos gasosos como dióxido de carbono e metano. Carbono-14 (14 C) é um radioisótopo natural criado na atmosfera a partir do 14 N atmosférico (nitrogênio) pela adição de um nêutron e a perda de um próton por causa dos raios cósmicos. Este é um processo contínuo, então mais 14 C está sempre sendo criado. Como um organismo vivo incorpora 14 C inicialmente como dióxido de carbono fixado no processo de fotossíntese, a quantidade relativa de 14 C em seu corpo é igual à concentração de 14 C na atmosfera. Quando um organismo morre, ele não está mais ingerindo 14 C, então a razão entre 14 C e 12 C diminuirá à medida que o 14 C decai gradualmente para 14 N por um processo chamado decaimento beta - a emissão de elétrons ou pósitrons. Essa decomposição libera energia em um processo lento.

    Após aproximadamente 5.730 anos, metade da concentração inicial de 14 C terá sido convertida de volta para 14 N. O tempo que leva para metade da concentração original de um isótopo decair de volta à sua forma mais estável é chamado de meia-vida. Como a meia-vida de 14 C é longa, ele é usado para datar objetos anteriormente vivos, como ossos velhos ou madeira. Comparando a razão da concentração de 14 C encontrada em um objeto com a quantidade de 14 C detectada na atmosfera, a quantidade do isótopo que ainda não decaiu pode ser determinada. Com base nessa quantia, a idade do material, como o mamute pigmeu mostrado na Figura 2.4, pode ser calculada com precisão se não tiver muito mais do que cerca de 50.000 anos. Outros elementos possuem isótopos com diferentes meias-vidas. Por exemplo, 40 K (potássio-40) tem meia-vida de 1,25 bilhões de anos e 235 U (Urânio 235) tem meia-vida de cerca de 700 milhões de anos. Por meio do uso de datação radiométrica, os cientistas podem estudar a idade dos fósseis ou outros restos de organismos extintos para entender como os organismos evoluíram de espécies anteriores.

    1. A proporção seria a mesma no elefante e no mamute.
    2. A proporção seria menor no elefante do que no mamute.
    3. A proporção seria maior no elefante do que no mamute.
    4. A proporção dependeria da dieta de cada animal.

    LINK PARA APRENDIZAGEM

    Para aprender mais sobre átomos, isótopos e como diferenciar um isótopo de outro, visite este site e execute a simulação.

    1. K-41 tem um total de 24 nêutrons e o átomo K normal tem 22 nêutrons
    2. K-41 tem um total de 22 nêutrons e o átomo K normal tem 20 nêutrons
    3. K-41 tem um nêutron a mais que o átomo K normal
    4. K-41 tem um nêutron a menos que o átomo K normal

    A tabela periódica

    Os diferentes elementos são organizados e exibidos na tabela periódica. Idealizada pelo químico russo Dmitri Mendeleev (1834–1907) em 1869, a tabela agrupa elementos que, embora únicos, compartilham certas propriedades químicas com outros elementos. As propriedades dos elementos são responsáveis ​​por seu estado físico à temperatura ambiente: podem ser gases, sólidos ou líquidos. Os elementos também têm reatividade química específica, a capacidade de se combinar e se ligar quimicamente.

    Na tabela periódica, mostrada na Figura 2.5, os elementos são organizados e exibidos de acordo com seu número atômico e são dispostos em uma série de linhas e colunas com base em propriedades químicas e físicas compartilhadas. Além de fornecer o número atômico para cada elemento, a tabela periódica também exibe a massa atômica do elemento. Olhando para o carbono, por exemplo, seu símbolo (C) e nome aparecem, bem como seu número atômico de seis (no canto superior esquerdo) e sua massa atômica de 12,11.

    A tabela periódica agrupa os elementos de acordo com as propriedades químicas. As diferenças na reatividade química entre os elementos são baseadas no número e na distribuição espacial dos elétrons de um átomo. Os átomos que reagem quimicamente e se ligam uns aos outros formam moléculas. As moléculas são simplesmente dois ou mais átomos quimicamente ligados entre si. Logicamente, quando dois átomos se ligam quimicamente para formar uma molécula, seus elétrons, que formam a região mais externa de cada átomo, se unem primeiro enquanto os átomos formam uma ligação química.

    Cascas de elétrons e o modelo de Bohr

    Deve-se enfatizar que há uma conexão entre o número de prótons em um elemento, o número atômico que distingue um elemento de outro e o número de elétrons que ele possui. Em todos os átomos eletricamente neutros, o número de elétrons é igual ao número de prótons. Assim, cada elemento, pelo menos quando eletricamente neutro, tem um número característico de elétrons igual ao seu número atômico.

    Um dos primeiros modelos do átomo foi desenvolvido em 1913 pelo cientista dinamarquês Niels Bohr (1885–1962). O modelo de Bohr mostra o átomo como um núcleo central contendo prótons e nêutrons, com os elétrons em orbitais circulares a distâncias específicas do núcleo, conforme ilustrado na Figura 2.6. Essas órbitas formam camadas de elétrons ou níveis de energia, que são uma forma de visualizar o número de elétrons nas camadas mais externas. Esses níveis de energia são designados por um número e o símbolo “n”. Por exemplo, 1n representa o primeiro nível de energia localizado mais próximo do núcleo.

    Os elétrons preenchem os orbitais em uma ordem consistente: eles primeiro preenchem os orbitais mais próximos do núcleo e, em seguida, continuam a preencher os orbitais de energia crescente além do núcleo. Se houver vários orbitais de energia igual, eles serão preenchidos com um elétron em cada nível de energia antes que um segundo elétron seja adicionado. Os elétrons do nível de energia mais externo determinam a estabilidade energética do átomo e sua tendência de formar ligações químicas com outros átomos para formar moléculas.

    Sob condições padrão, os átomos preenchem primeiro as camadas internas, geralmente resultando em um número variável de elétrons na camada mais externa. A camada mais interna tem no máximo dois elétrons, mas as próximas duas camadas de elétrons podem ter, cada uma, no máximo oito elétrons. Isso é conhecido como regra do octeto, que afirma, com exceção da camada mais interna, que os átomos são mais estáveis ​​energeticamente quando têm oito elétrons em sua camada de valência, a camada de elétrons mais externa. Exemplos de alguns átomos neutros e suas configurações eletrônicas são mostrados na Figura 2.7. Observe que, nesta Figura 2.7, o hélio tem uma camada externa completa de elétrons, com dois elétrons preenchendo sua primeira e única camada. Da mesma forma, o neon tem uma camada externa 2n completa contendo oito elétrons. Em contraste, cloro e sódio têm sete e um em suas camadas externas, respectivamente, mas teoricamente seriam mais estáveis ​​energeticamente se seguissem a regra do octeto e tivessem oito.

    CONEXÃO VISUAL

    1. Os elementos do grupo 1 precisam perder um elétron, os elementos do grupo 14 precisam ganhar 4 elétrons e os elementos do grupo 17 precisam ganhar 1 elétron
    2. Os elementos do grupo 1 precisam perder 4 elétrons, enquanto os elementos do grupo 14 e 17 precisam ganhar 1 elétron cada.
    3. Os elementos do grupo 1 precisam perder 2 elétrons, os elementos do grupo 14 precisam ganhar 4 elétrons e os elementos do grupo 17 precisam ganhar 1 elétron.
    4. Os elementos do grupo 1 precisam ganhar 1 elétron, enquanto os elementos do grupo 14 precisam perder 4 elétrons e os elementos do grupo 17 precisam perder 1 elétron.

    Entender que a organização da tabela periódica é baseada no número total de prótons (e elétrons) nos ajuda a saber como os elétrons são distribuídos entre as camadas. A tabela periódica é organizada em colunas e linhas com base no número de elétrons e onde esses elétrons estão localizados. Dê uma olhada em alguns dos elementos na coluna da extrema direita da tabela na tabela periódica (Figura 2.5). O grupo de 18 átomos de hélio (He), néon (Ne) e argônio (Ar) têm camadas de elétrons externas preenchidas, tornando desnecessário que compartilhem elétrons com outros átomos para atingir estabilidade, eles são altamente estáveis ​​como átomos individuais. Sua não reatividade resultou em serem chamados de gases inertes (ou gases nobres). Compare isso com os elementos do grupo 1 na coluna da esquerda. Esses elementos, incluindo hidrogênio (H), lítio (Li) e sódio (Na), todos têm um elétron em suas camadas mais externas. Isso significa que eles podem alcançar uma configuração estável e uma camada externa preenchida, doando ou compartilhando um elétron com outro átomo ou uma molécula como a água. O hidrogênio doará ou compartilhará seu elétron para atingir essa configuração, enquanto o lítio e o sódio doarão seu elétron para se tornarem estáveis. Como resultado da perda de um elétron carregado negativamente, eles se tornam íons carregados positivamente. Os elementos do grupo 17, incluindo flúor e cloro, têm sete elétrons em suas camadas mais externas, então eles tendem a preencher essa camada com um elétron de outros átomos ou moléculas, tornando-os íons carregados negativamente. Os elementos do grupo 14, dos quais o carbono é o mais importante para os sistemas vivos, têm quatro elétrons em sua camada externa, permitindo-lhes fazer várias ligações covalentes (discutidas abaixo) com outros átomos. Assim, as colunas da tabela periódica representam o potencial estado compartilhado das camadas externas de elétrons desses elementos que é responsável por suas características químicas semelhantes.

    Orbitais de elétrons

    Embora útil para explicar a reatividade e a ligação química de certos elementos, o modelo de Bohr do átomo não reflete com precisão como os elétrons são espacialmente distribuídos em torno do núcleo. Eles não circundam o núcleo como a Terra orbita o Sol, mas são encontrados em orbitais de elétrons. Essas formas relativamente complexas resultam do fato de que os elétrons não se comportam apenas como partículas, mas também como ondas. As equações matemáticas da mecânica quântica, conhecidas como funções de onda, podem prever, dentro de um certo nível de probabilidade, onde um elétron pode estar em um determinado momento. A área onde é mais provável que um elétron seja encontrado é chamada de orbital.

    Lembre-se de que o modelo de Bohr representa a configuração da camada de elétrons de um átomo. Dentro de cada camada de elétrons estão as sub-camadas, e cada uma delas tem um número especificado de orbitais contendo elétrons. Embora seja impossível calcular exatamente onde um elétron está localizado, os cientistas sabem que ele está provavelmente localizado dentro de seu caminho orbital. Subshells são designados pela letra s, p, d, e f. o s a subcamada tem forma esférica e tem um orbital. O shell principal 1n tem apenas um único s orbital, que pode conter dois elétrons. Shell principal 2n tem um s e um p subcamada e pode conter um total de oito elétrons. o p o subshell tem três orbitais em forma de haltere, conforme ilustrado na Figura 2.8. Subshells d e f têm formas mais complexas e contêm cinco e sete orbitais, respectivamente. Eles não são mostrados na ilustração. Shell principal 3n tem s, p, e d subcamadas e pode conter 18 elétrons. Shell principal 4n tem s, p, d e f orbitais e pode conter 32 elétrons. Afastando-se do núcleo, o número de elétrons e orbitais encontrados nos níveis de energia aumenta. Progredindo de um átomo para o próximo na tabela periódica, a estrutura do elétron pode ser calculada encaixando um elétron extra no próximo orbital disponível.

    O orbital mais próximo do núcleo, chamado orbital 1s, pode conter até dois elétrons. Este orbital é equivalente à camada de elétrons mais interna do modelo de Bohr do átomo. É chamado de 1s orbital porque é esférico ao redor do núcleo. O 1s orbital é o orbital mais próximo do núcleo e é sempre preenchido primeiro, antes que qualquer outro orbital possa ser preenchido. O hidrogênio tem um elétron, portanto, tem apenas um ponto dentro do 1s orbital ocupado. Isso é designado como 1s 1, onde o 1 sobrescrito se refere a um elétron dentro do 1sorbital. O hélio tem dois elétrons, portanto, pode preencher completamente o 1s orbital com seus dois elétrons. Isso é designado como 1s 2, referindo-se aos dois elétrons de hélio no 1s orbital. Na tabela periódica da Figura 2.5, hidrogênio e hélio são os únicos dois elementos na primeira linha (ponto), isso porque eles só têm elétrons em sua primeira camada, o 1s orbital. Hidrogênio e hélio são os únicos dois elementos que têm o 1s e nenhum outro orbital de elétrons no estado eletricamente neutro.

    A segunda camada de elétrons pode conter oito elétrons. Esta concha contém outro esférico s orbital e três em forma de "halteres" porbitais, cada um dos quais pode conter dois elétrons, como mostrado na Figura 2.8. Depois do 1s orbital é preenchido, a segunda camada de elétrons é preenchida, primeiro preenchendo seus 2s orbital e então seus três p orbitais. Ao preencher o p orbitais, cada um leva um único elétron uma vez cada p orbital tem um elétron, um segundo pode ser adicionado. O lítio (Li) contém três elétrons que ocupam a primeira e a segunda camadas. Dois elétrons preenchem o 1sorbital, e o terceiro elétron então preenche os 2s orbital. Sua configuração eletrônica é 1s 2 2s 1 O néon (Ne), por outro lado, tem um total de dez elétrons: dois estão no seu interior 1s orbital e oito preenchem sua segunda camada (dois cada no 2s e três p orbitais), portanto, é um gás inerte e energeticamente estável como um único átomo que raramente formará uma ligação química com outros átomos. Elementos maiores têm orbitais adicionais, constituindo a terceira camada de elétrons. Embora os conceitos de camadas de elétrons e orbitais estejam intimamente relacionados, orbitais fornecem uma representação mais precisa da configuração eletrônica de um átomo porque o modelo orbital especifica as diferentes formas e orientações especiais de todos os lugares que os elétrons podem ocupar.

    LINK PARA APRENDIZAGEM

    Assista a esta animação visual para ver o arranjo espacial do p e s orbitais.


    Seção 1 - Introdução

    2.1 Segurança - Plano de Aula
    2.1. Introdução à Segurança - Apresentação
    2.1 Questionário de Segurança - Apresentação

    2.6 Células - Lição Pan
    2.6 Introdução às Células - Apresentação

    2.8 Elementos - Lição Pan
    2.8 Elements Intro - Apresentação

    2.10 Ar - Lição Pan
    2.10 Air Intro - Apresentação
    2.10 Air Quiz - Apresentação

    2.12 Átomos - Lição Pan
    2.12 Atoms Intro - Apresentação

    2.13 Medição - Lição Pan
    2.13 Introdução à Medição - Apresentação

    2.14 Forças - Lição Pan
    2.14 Foces Intro - Apresentação

    2.15 Pressão - Lição Pan
    2.15 Introdução de Pressão - Apresentação
    2.15 Questionário de pressão - Apresentação

    2.16 Energia - Lição Pan
    2.16 Apresentação de Energia
    2.16 Questionário de Energia - Apresentação


    Pergunta # c2141

    Agora, você pode ir de toupeiras de sacarose para número de moléculas de sacarose usando Constante de Avogadro, que é essencialmente a definição de uma toupeira.

    # 0.0029214 color (red) (cancel (color (black) ("moles C" _12 "H" _22 "O" _11))) * (6.022 * 10 ^ (22) "moléculas C" _12 "H" _22 "O "_11) / (1 cor (vermelho) (cancelar (cor (preto) (" mole C "_12" H "_22" O "_11)))) #

    # = 1,7593 * 10 ^ (21) "moléculas C" _12 "H" _22 "O" _11 #

    Now, as its chemical formula suggest, every molecule of sucrose contains

    • twelve atoms of carbon, #12 xx "C"#
    • twenty two atoms of hydrogen, #22 xx "H"#
    • onze atoms of oxygen, #11 xx "O"#

    This means that your sample will contain

    #1.7593 * 10^(21) color(red)(cancel(color(black)("molecules C"_12"H"_22"O"_11))) * "12 atoms C"/(1color(red)(cancel(color(black)("molecule C"_12"H"_22"O"_11))))#

    # = color(darkgreen)(ul(color(black)(2.1 * 10^(22)"atoms of C")))#

    The answer is rounded to two sig figs, the number of sig figs you have for the mass of sucrose.


    Elements in various combinations comprise all matter, including living things. Some of the most abundant elements in living organisms include carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. These form the nucleic acids, proteins, carbohydrates, and lipids that are the fundamental components of living matter. Biologists must understand these important building blocks and the unique structures of the atoms that make up molecules, allowing for the formation of cells, tissues, organ systems, and entire organisms.

    All biological processes follow the laws of physics and chemistry, so in order to understand how biological systems work, it is important to understand the underlying physics and chemistry. For example, the flow of blood within the circulatory system follows the laws of physics that regulate the modes of fluid flow. The breakdown of the large, complex molecules of food into smaller molecules—and the conversion of these to release energy to be stored in adenosine triphosphate (ATP)—is a series of chemical reactions that follow chemical laws. The properties of water and the formation of hydrogen bonds are key to understanding living processes. Recognizing the properties of acids and bases is important, for example, to our understanding of the digestive process. Therefore, the fundamentals of physics and chemistry are important for gaining insight into biological processes.


    2.12: Atoms - Biology

      Matter is anything that occupies space and has weight.

      Energy is the capacity to do work or to put matter into motion. Energy has kinetic (active) potential (stored) work capacities.

    Composition of Matter

      Each element is a unique substance that can not be decomposed into simpler substances by ordinary chemical methods. A total of 112 elements exist they differ from one another in their chemical and physical properties.

    Molecules and Compounds

    1. A molecule is the smallest unit resulting from the binding of two or more atoms. If the atoms are different, a molecule of a compound is formed.

    Chemical Bonds and Chemical Reactions

      Chemical bonds are energy relationships. Electrons in the outermost energy level (valence shell) of the reacting atoms are active in the bonding.

      Chemical reactions involve the formation or breaking of chemical bonds. They are indicated by the writing of a chemical equation, which provides information about the atomic composition (formula) of the reactant(s) and product(s).

    Biochemistry: The Chemical Composition of Living Matter

      Inorganic compounds making up living matter do not contain carbon. They include water, salts, acids, and bases.

      Organic compounds are the carbon-containing compounds that living matter comprises. Carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids are examples. They all contain carbon, oxygen, and hydrogen. Proteins and nucleic acids also contain substantial amounts of nitrogen.


    Assista o vídeo: Introducción general de la compañía Atomy. (Janeiro 2022).