A estrutura atômica. O átomo consite de entidades neutras, positivas e negativas (prótons, elétrons e nêutrons).

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Luiz Monsanto
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1 A estrutura atômica O átomo consite de entidades neutras, positivas e negativas (prótons, elétrons e nêutrons). Os prótons e nêutrons estão localizados no núcleo do átomo, que é pequeno. A maior parte da massa do átomo se deve ao núcleo. Pode haver um número variável de nêutrons para o mesmo número de prótons. Os isótopos têm o mesmo número de prótons, mas números diferentes de nêutrons. Os elétrons estão localizados fora do núcleo. Grande parte do volume do átomo se deve aos elétrons.

2 A estrutura atômica

3 A visão moderna da estrutura atômica Isótopos, números atômicos e números de massa Número atômico (Z) = número de prótons no núcleo. Número de massa (A) = número total de núcleons (prótons e nêutrons). Por convenção, para um elemento X, escreve-se A ZX O: 8 prótons + 8 nêutrons Encontramos o Z na tabela periódica.

4 A visão moderna da estrutura atômica Isótopos, números atômicos e números de massa Isótopos têm o mesmo Z, porém A é diferente O: 8 prótons + 8 nêutrons 17 8 O: 8 prótons + 9 nêutrons 18 8 O: 8 prótons + 10 nêutrons

5 A visão moderna da estrutura atômica Isótopos, números atômicos e números de massa 1 1 H: 1 próton 2 1 H: 1 próton + 1 nêutron Deutério 3 1 H: 1 próton + 2 nêutrons Trítio U: 92 prótons nêutrons (0,7%) U: 92 prótons nêutrons (99,3%)

6 Pesos atômicos A escala de massa atômica A massa do 12 C é 1, x g. Definimos: a massa de 12 C = exatamente 12 u. Usando unidades de massa atômica: 1 u = 1,66054 x g 1 g = 6,02214 x u

7 Pesos atômicos Massas atômicas médias A massa atômica relativa: massas médias dos isótopos: O C natural: 98,892 % de 12 C + 1,107 % de 13 C. A massa média do C: (0,9893)(12 u) + (0,0107)(13,00335 u) = 12,01 u A massa atômica é também conhecida como massa atômica média. As massas atômicas médias estão relacionadas na tabela periódica.

8 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) Calcule a massa atômica do enxofre.

9 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) Calcule a massa atômica do enxofre: (0,9502 x 31,972) +

10 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) Calcule a massa atômica do enxofre: (0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) +

11 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) Calcule a massa atômica do enxofre: (0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) + (0,0421 x 33,968) +

12 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) Calcule a massa atômica do enxofre: (0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) + (0,0421 x 33,968) + + (0,0002 x 35,967)

13 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) Calcule a massa atômica do enxofre: (0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) + (0,0421 x 33,968) + + (0,0002 x 35,967) = 32,06 u

14 Pesos atômicos Massas atômicas médias Abundância Isotrópica O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por: 95,02% de 32 S (massa atômica = 31,972 u) 0,75% de 33 S (massa atômica = 32,972 u) 4,21% de 34 S (massa atômica = 33,968 u) 0,02% de 36 S (massa atômica = 35,967 u) (95,02 x 31,972) + (0,75x32,972) + (4,21x33,968) + (0,02x35,967) 100

15 Propriedade periódica dos elementos

16 O 2 (g) O: [He]2s 2 2p 4 S 8 (s) S: [Ne]3s 2 3p 4

17 O desenvolvimento da tabela periódica Em 1800, haviam 31 elementos conhecidos. Em 1865, haviam 63 elementos conhecidos. Em 2002, haviam 115 elementos conhecidos. Como organizar 115 elementos diferentes de forma que possamos fazer previsões sobre elementos não descobertos?

18 O desenvolvimento da tabela periódica Ordenar os elementos de modo que reflita as tendências nas propriedades químicas e físicas. A primeira tentativa (Mendeleev e Meyer) ordenou os elementos em ordem crescente de massa atômica. Faltaram alguns elementos nesse esquema. Exemplo: em 1871, Mendeleev observou que a posição mais adequada para o As seria abaixo do P, e não do Si, o que deixou um elemento faltando abaixo do Si. Ele previu um número de propriedades para este elemento. Em 1886 o Ge foi descoberto. As propriedades do Ge se equiparam bem à previsão de Mendeleev.

19 Dimitri Ivanovich Mendeleev ( )

20 Configurações eletrônicas e a tabela periódica

21 Regra mnemônica para o preenchimento dos orbtiais por elétrons Comece aqui e siga as setas completando com o número de elétrons necessários Subnível s: máximo 2 elétrons Subnível p: máximo 6 elétrons Subnível d: máximo 10 elétrons Subnível f: máximo 14 elétrons

22 Configurações eletrônicas e a tabela periódica

23 Propriedades periódicas: Carga nuclear efetiva A carga nuclear efetiva é a carga nuclear sentida por um elétron em um átomo polieletrônico. A carga nuclear efetiva não é igual à carga no núcleo devido ao efeito dos elétrons internos. Os elétrons estão presos ao núcleo, mas são repelidos pelos elétrons que os protegem da carga nuclear.

Carga nuclear efetiva Elétrons externos não exercem efeito algum sobre a carga nuclear efetiva dos elétrons internos Núcleo carregado positivamente Elétron(s) de interesse

24 Carga nuclear efetiva Elétrons externos não exercem efeito algum sobre a carga nuclear efetiva dos elétrons internos Núcleo carregado positivamente Elétron(s) de interesse Elétrons entre os elétrons de interesse e o núcleo cancelam alguma carga positiva do núcleo: exercem sobre os elétrons de interesse um efeito de blindagem da carga nuclear.

25 Carga nuclear efetiva S ( Shield, escudo, proteção) blindagem A carga nuclear sofrida por um elétron depende da sua distância do núcleo e do número de elétrons mais internos. Quando aumenta o número de elétrons protetores (S), a carga nuclear efetiva (Z ef ) diminui. Z ef = Z - S

26 Carga nuclear efetiva Z ef = Z - S Li (Z=3): 1s 2 2s 1 Z ef = 3 2 = 1 Be (Z = 4): 1s 2 2s 2 Z ef = 4 2 = 2 B (Z = 5): 1s 2 2s 2 2p 1 Z ef = 5 2 = 3 C (Z = 6): 1s 2 2s 2 2p 2 Z ef = 6 2 = 4 N (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3 Z ef = 7 2 = 5 O (Z = 8): 1s 2 2s 2 2p 4 Z ef = 8 2 = 6 F (Z = 9): 1s 2 2s 2 2p 5 Z ef = 9 2 = 7 Ne (Z = 10): 1s 2 2s 2 2p 6 Z ef = 10 2 = 8

27 Carga nuclear efetiva Z ef = Z - S N (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3 Z ef = 7 2 = 5 P (Z = 15): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Z ef = = 5 As (Z = 33): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3 Z ef = = 5 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3

28 Carga nuclear efetiva Z ef = Z - S N (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3 Z ef = 7 2 = 5 P (Z = 15): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Z ef = = 5 Quem sente a maior carga nuclear efetiva: um elétron na 2ª camada do N ou um elétron na 2ª camada do P? N (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3 P (Z = 15): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

29 Os elétrons s têm maior penetração no átomo, portanto, maior poder de blindagem.

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