AULA 01 TEORIA ATÔMICA COMPLETA

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1 AULA 01 TEORIA ATÔMICA COMPLETA - ESTRUTURA ATÔMICA; - MODELOS ATÔMICOS; - ESPECTROSCOPIA ATÔMICA; - PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS DOS ELÉTRONS; - NÚMEROS QUÂNTICOS E DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA.

2 Estrutura Eletrônica dos Átomos

3 Estrutura Eletrônica dos Átomos Comportamento dos elétrons nos átomos distribuição eletrônica. Estrutura eletrônica do átomo número de elétrons, distribuição eletrônica ao redor do núcleo e a suas energias!! Análise da luz EMITIDA e ABSORVIDA pelas substâncias.

4 Radiação Eletromagnética (RE) Transporta energia pelo espaço Regiões do espectro eletromagnético

5 Radiação Eletromagnética (RE) Tem propriedades de ondas e de partículas. Onda: comprimento de onda (l) e da freqüência (n). l Comprimento de onda (l): distância entre dois máximo (nm) Freqüência (n): número de l completo, ou ciclos que passa por um dado ponto a cada segundo (hertz (Hz) ou cm -1 )

6 l RE Move-se no vácuo a uma velocidade constante (3,0 x 10 8 m/s) velocidade da luz (c) c = l n logo n = c / l Quanto maior n menor l

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8 Radiação Eletromagnética (RE) Tem propriedades de ondas e de partículas. Partículas FÓTONS Max Planck QUANTUM menor quantidade de energia que pode ser EMITIDA ou ABSORVIDA como RE. E quantum = h. n h (constante de Plank) = 6,63x10-34 J/s

9 Einstein (1905) Efeito fotoelétrico Base da fotocélulas, usadas em medidores de luz para fotografia e outros dispositivos eletrônicos. Cada fóton deveria ter uma energia proporcional à freqüência da luz. E fóton depende de sua v Altas frequências de Raio X.

10 Modelo de Bohr (1913) Postulados: Os elétrons estariam em órbitas ao redor do núcleo com certos raios, correspondendo a certas energias definidas (Energia Quantizada). Apenas algumas órbitas eletrônicas são permitidas para o elétron, e ele não emite energia ao percorrê-las. A energia só é emitida ou absorvida por um elétron, quando ele muda de estado de energia permitido para outro. Essa energia é absorvida ou emitida como um fóton: E = h.

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12 Modelo de Bohr (1913) Teste de chama

13 Modelo de Bohr (1913) Limitações do modelo de Bohr: Explica apenas os espectros para sistemas com apenas 1 elétron (H e He + ). Descreve o caminho dos elétrons ao redor do núcleo como um caminho de raio fixo, o qual não corresponde ao modelo aceito pelo átomo. A idéia de trajetória circulares de Bohr não pode ser comprovada.

14 Modelo de Schrödinger (1926) Modelo usado atualmente. Equações de Schrödinger funções de ondas (Ψ). Ψ 2 está relacionada com a probabilidade de se encontrar o elétron em uma determinada região do espaço, quando ele está em estado de energia permitido.

15 Modelo de Schrödinger (1926) A região do espaço em que há maior probabilidade de se encontrar o elétron de determinada energia é chamado ORBITAL ATÔMICO.

16 Modelo de Schrödinger (1927) Cada orbital tem energia e forma características.

17 Para resolver a equação de Schrödinger para um elétron no espaço tridimensional, são necessários 4 números quânticos (n, l, ml, ms), os quais são parte integral da resolução matemática.

18 1 - Número Quântico Principal, n Camada ou nível eletrônico principal em que o elétron se encontra. n =1,2,3,4,...,.

19 2 - Número Quântico Secundário ou Azimutal (l) Subcamada ou subnível. Este número quântico define o formato do orbital (s, p, d, f) l = 0, 1, 2,3, (n-1). Valor de l Subcamada /Subnível / Orbital Nº máximo de elétrons 0 s 2 1 p 6 2 d 10 3 f 14

20 3 - Número Quântico Magnético (m 1 ). Representa à orientação espacial dos orbitais em uma subcamada ou subnível. Pode assumir os valores m 1 = - l a + l. Valor de l Subcamada /Subnível / Orbital m 1 Nº de orbitais (2l + 1) 0 s 1 1 p 3 2 d 5 3 f 7

21 3 - Número Quântico Magnético de Spin (m S ). Pode assumir os valores +½ ( ) ou -½ ( )

22 Princípio de Exclusão de Pauli Um orbital pode receber o MÁXIMO de 2 elétrons, e eles devem ter spins opostos.

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24 EXERCÍCIOS 1) Qual o número máximo de orbitais que o subnível d comporta? 2) Qual o número máximo de elétrons que podem existir no subnível f? 3) Quais são os subníveis que formam a camada eletrônica L? 4) Em relação aos números quânticos. a) Quando n=2 e n=4 quais são os possíveis valores de l para cada um? b) Quando l=1 e l=3 quais os possíveis valores de m1 para cada um? c) Para o orbital 3d quais são os possíveis valores dos números quânticos n, l e m1.

25 Distribuição Eletrônica Distribuição dos elétrons entre os vários orbitais de um átomo. A configuração eletrônica mais estável, ou estado fundamental de um átomo é aquela na qual os elétrons estão nos estados MAIS BAIXOS de energia. Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de energia, com exatos dois elétrons por orbital.

26 Atividade 01 Fazer a distribuição eletrônica do Ni (Z=28).

27 Atividade 02 Quais os valores quânticos principal (n), secundário (l), magnético (m1) e magnético de spin (ms) para o último elétron do Ni (Z=28).

28 Atividade 03 Fazer a distribuição eletrônica do Ce (Z=58). a) Quais os valores quânticos principal (n), secundário (l), magnético (m1) e magnético de spin (ms) para o último elétron do Ce b) Quais são os elétrons mais externos? c) Quais são os elétrons mais energéticos?

29 o Configurações Eletrônicas Condensadas Gases Nobres 2He 10Ne 18Ar 36Kr 54Xe 86Rn

30 Configurações Eletrônicas Condensadas Na: [Ne] 3s 1 Neônio subnível 2p completo ( 10 Ne) Sódio marca o início de um novo período ( 11 Na) Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6 Na: [Ne] 3s 1 [Ne] representa a configuração eletrônica do neônio.

31 Configurações Eletrônicas Condensadas Praticar!!!! Ba (Z=56):

32 Exercícios 1) Apresente a distribuição eletrônica e o diagrama em quadrículas para o O (Z=8). Quantos elétrons desemparelhados o O possui? 2) Escreva a configuração eletrônica de P (Z=15). Quantos elétrons desemparelhados o átomo de P possui? 3) A última camada de um átomo possui a configuração eletrônica 3s 2 3p 4. Qual o número atômico? 4) Utilizando o diagrama de Pauling e considerando o elemento químico tungstênio (W), Z= 74, responda : a) Qual a distribuição eletrônica? b) Quais os elétrons mais externos? c) Quais os elétrons mais energéticos?

33 Exercícios 5) O último elétron de um átomo neutro apresenta o seguinte conjunto de números quânticos n=4; l=1; M=0; s= +1/2. Calcule o número atômico desse átomo. 6) A ordem crescente de energia dos subníveis eletrônicos pode ser determinada pela soma do nº quântico principal (n) ao nº quântico secundário ou azimutal (l). Se a soma for a mesma, terá maior energia o mais afastado do núcleo (> n). Colocar em ordem crescente de energia os subníveis eletrônicos: 4d 4f 5p 6s