1.2. ENERGIA DOS ELETRÕES NOS ÁTOMOS

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1 Física e química A - 10.º ano de escolaridade 1.2. ENERGIA DOS ELETRÕES NOS ÁTOMOS Energia de remoção eletrónica Competências No final desta apresentação deverás ser capaz de: Indicar que a energia dos eletrões nos átomos inclui o efeito das atrações entre os eletrões e o núcleo, por as suas cargas serem de sinais contrários, e das repulsões entre os eletrões, por as suas cargas serem do mesmo sinal. Concluir, a partir de valores de energia de remoção eletrónica, obtidas por espetroscopia fotoeletrónica, que átomos de elementos diferentes têm valores diferentes da energia dos eletrões. Interpretar valores de energias de remoção eletrónica, obtidos por espetroscopia fotoeletrónica, concluindo que os eletrões se podem distribuir por níveis de energia e subníveis de energia. 2 1

2 Estrutura eletrónica Mais simples Mais complexa Átomo de hidrogénio, só tem um eletrão Qualquer outro átomo com mais do que um eletrão Devido às interações que surgem entre os eletrões e entre estes e o núcleo do átomo Cada eletrão é atraído pelo núcleo, pois as cargas elétricas de ambos são de sinais contrários. Cada eletrão é repelido pelo outro eletrão, pois as cargas elétricas de ambos são de sinais iguais. O efeito das atrações (núcleo-eletrões) e das repulsões (eletrão-eletrão) influencia a energia do eletrão no átomo Os eletrões vão-se distribuir por distintos níveis de energia em átomos de diferentes elementos Confere ao átomo, de um elemento, uma estrutura eletrónica única 4 2

3 Espetroscopia fotoeletrónica técnica utilizada para determinar a energia de cada eletrão num átomo ou seja a energia de remoção dos eletrões do átomo Nesta técnica faz-se incide nos átomos do elemento em estudo, uma radiação com energia suficiente para remover um qualquer dos seus eletrões, ficando, desta forma, o átomo ionizado, transformando-se num ião. 5 Para um átomo X, a remoção de um dos seus eletrões é descrita por X ( g) X ( g) e A energia de cada fotão incidente deve exceder a energia mínima necessária para a remoção desse eletrão; O excesso de energia do fotão é transferido para o eletrão ejetado sob a forma de energia cinética. Se os eletrões tiverem energias diferentes, haverá tantos valores de energia de remoção quantos os estados de energia para os eletrões. Esquema dos níveis de energia 6 3

4 Eletrões (num átomo) Mais fáceis de remover Mais difíceis de remover De níveis de energia mais afastados do núcleo (níveis de valência) Estão em níveis mais próximos do núcleo Sofrem menor atração pelo núcleo Sofrem maior atração pelo núcleo 7 ENERGIA DE REMOÇÃO A ionização de um átomo ocorre quando, por absorção de energia, um ou mais dos seu eletrões ficam livres simultaneamente, formando-se um catião. A energia mínima que um qualquer eletrão deve absorver para ser ejetados a partir de um átomo (em condições que não são o meio gasoso a baixa temperatura) designa-se por energia de remoção Átomos de elementos diferentes têm valores diferentes de energia dos eletrões; diferentes valores de energia de remoção eletrónica. E fotão incidente = E remoção eletrónica + E cinética do eletrão ejetado 8 4

5 ENERGIA DE REMOÇÃO O conhecimento destes valores de energia de remoção permitem conhecer a energia do estado energético onde se encontra o eletrão; Energia do eletrão livre é nula. Energia do eletrão no átomo é inferior a zero, e está bem definida O eletrão terá que absorver uma radiação com energia simétrica à que o eletrão possui no nível em que se encontra, para que possa ser removido do átomo. E remoção eletrónica = - E do eletrão no átomo Quanto maior a E remoção, menor a E do eletrão no átomo ; o eletrão está mais afastado do núcleo; Quanto menor a E remoção, maior a E do eletrão no átomo ; o eletrão está mais próximo do núcleo; Esquema das energias de remoção máxima e mínima 9 ENERGIA DE REMOÇÃO Da espetroscopia fotoeletrónica resulta um gráfico no qual está representado o número de eletrões ejetados em função da energia necessária à sua remoção ( ou energia cinética com que são ejetados) Espetro fotoeletrónico: Por análise da posição e altura dos picos permite saber: As energias relativas dos subníveis eletrónicos ocupados; Os números relativos de eletrões em cada subnível. Espetros fotoeletrónicos de alguns elementos químicos 10 5

6 Exercício resolvido 11 Exercício proposto 12 6

7 13 7