Elementos de um Circuito Elétrico


Para se estabelecer uma corrente elétrica são necessários, basicamente: um gerador de energia elétrica, um condutor em circuito fechado e um elemento para utilizar a energia produzida pelo gerador. A esse conjunto denominamos circuito elétrico.

Gerador elétrico: É um dispositivo capaz de transformar em energia elétrica outra modalidade de energia. O gerador não gera ou cria cargas elétricas. Sua função é fornecer energia às cargas elétricas que o atravessam. Industrialmente, os geradores mais comuns são os químicos e os mecânicos.
Químicos: aqueles que transformam energia química em energia elétrica. Exemplos: pilha e bateria.
Mecânicos: aqueles que transformam energia mecânica em elétrica. Exemplo: dínamo de motor de automóvel.


Receptor elétrico
É um dispositivo que transforma energia elétrica em outra modalidade de energia, não exclusivamente térmica. O principal receptor é o motor elétrico, que transforma energia elétrica em mecânica, além da parcela de energia dissipada sob a forma de calor.


Resistor elétrico
É um dispositivo que transforma toda a energia elétrica consumida integralmente em calor. Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada comum e os fios condutores em geral



Dispositivos de manobra
São elementos que servem para acionar ou desligar um circuito elétrico. Por exemplo, as chaves e os interruptores.


Dispositivos de segurança
São dispositivos que, ao serem atravessados por uma corrente de intensidade maior que a prevista, interrompem a passagem da corrente elétrica, preservando da destruição os demais elementos do circuito. Os mais comuns são os fusíveis e os disjuntores.

Dispositivos de controle
São utilizados nos circuitos elétricos para medir a intensidade da corrente elétrica e a ddp existentes entre dois pontos, ou, simplesmente, para detectá-las. Os mais comuns são o amperímetro e o voltímetro



Amperímetro: aparelho que serve para medir a intensidade da corrente elétrica.



Voltímetro: aparelho utilizado para medir a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito elétrico.



A Radiatividade

É a emissão espontânea de raios (partículas e ondas) de um núcleo instável com objetivo de adquirir instabilidade. O átomo radioativo transforma-se em outro elemento químico diferente.

Observações
Um elemento só é dito radioativo se o isótopo mais abundante desse elemento for radioativo.
Os isótopos radioativos de qualquer elemento são chamados de radioisótopos
A radioatividade é um propriedade essencialmente nuclear, não dependendo de estado físico ou químico do isótopo radioativo.
As partículas emitidas por elementos radioativos recebem o nome de alfa (α), beta (β) e gama (γ).
Na radia

Emissões Alfa α
² Beta °β
ˉ¹ Gama °γ
°
Características São partículas pesadas com carga elétrica positiva (2 prótons e 2 nêutrons) São partículas leves com carga elétrica negativa e massa desprezível São radiações eletromagnéticas semelhantes aos raios X. Não possuem carga elétrica e não possuem massa.
velocidade Inicial: de 3000 até 3000 km/s.
Média: 20000 km/s ou 5% da velocidade da luz. Inicial: variando entre 100000 e 290000 km/s.
Atinge 95% da velocidade da luz. Possuem velocidade da luz, ou seja, aproximadamente 300000 km/s.
Poder de penetração Pequeno. São detidas por uma camada de 7 cm de ar, uma folha de papel ou chapa de alumínio de 0,06mm. Médio. São de 50 a 100 vezes mais penetrante que as partículas de α. São detidas por chapa de alumínio de 1cm ou uma chapa de chumbo de 2mm. Alto. São mais penetrantes que os raios X, pois possuem comprimentos de onda bem menores (entre 0,1 e 0,001 Ǻ) são detidas por placas de chumbo de 5 cm.
Danos ao ser humano Alto. A partícula α captura 2 elétrons do meio ambiente, tansformando-se em um átomo do hélio. Médio. Como as partículas β possuem a carga elétrica (em módulo) menor que a das partículas α, a ionização que provocam é menor. Pequeno. O poder de ionização depende quase que exclusivamente da carga elétrica, por isso a radiação γ praticamente não forma íons.

As leis da desintegração radioativa


1 LEI DA RADIATIVIDADE 2 LEI DA RADIATIVIDADE RADIAÇÃO GAMA
Quando um átomo emite uma partícula a, seu Z diminui em 2 unidades e seu A diminui em 4.


A A – 4 4
X Y + a
Z Z – 2 2
Quando um átomo emite uma partícula b, seu Z aumenta de 1 unidade e seu A permanece constante.


A A 0 0
X Y + b + g
Z Z-+ 1 -1 0 Por serem ondas magnéticas, apresentam cargas e massas nulas.



0
g
0

Efeitos da radiação : elétricos / luminosos / térmicos / químicos / fisiológicos.


Distribuição Eletrônica

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:
K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:


Nível de energia Camada Número máximo de elétrons
1º K 2
2º L 8
3º M 18
4º N 32
5º O 32
6º P 18
7º Q 2

Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.

O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:

energia crescente



Subnível s p d f
Número máximo de elétrons 2 6 10 14


O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1º nível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.

Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

Resumindo:


Nível Camada Nº máximo de elétrons Subníveis conhecidos
1º K 2 1s
2º L 8 2s e 2p
3º M 18 3s, 3p e 3d
4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f
5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f
6º P 18 6s, 6p e 6d
7º Q 8 7s

Linus Gari Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na seqüência das diagonais.

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p 6d

7s



1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d

ordem crescente de energia


Acompanhe os exemplos de distribuição eletrônica:

1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.

Solução:



Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos:

K - 1s2
L - 2s2 2p6
M - 3s2 3p6 3d5
N - 4s2 4p 4d 4f
O - 5s 5p 5d 5f
P - 6s 6p 6d
Q - 7s

Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2

2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.

Solução:

K - 1s2
L - 2s2 2p6
M- 3s2 3p6 3d5
N- 4s2 4p6 4d10 4f
O- 5s2 5p6 5d 5f
P- 6s 6p 6d
Q- 7s

Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8


Há alguns elementos químicos cuja distribuição eletrônica não “bate” com o diagrama de Pauling. São exceções que não serão discutidas.