Átomo e o mundo quântico [modo de compatibilidade]
TRANSCRIPT
![Page 1: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/1.jpg)
O Átomo e o Mundo Quântico
![Page 2: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/2.jpg)
Surgimento da Mecânica Quântica: Século XX
Natureza ondulatória da Luz
![Page 3: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/3.jpg)
Relacionou as idéias quânticas de Planck e Einstein e
explicou os espectros dos átomos excitados e acrescentou 3
postulados ao modelo atômico de Rutherford.
Modelo de Bohr - 1913
* O átomo é formado por
um núcleo e níveis de
energia quantizada, nos
quais os elétrons estão
distribuídos.
![Page 4: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/4.jpg)
3x108m/s (c-velocidade da luz).
Surgimento da Mecânica Quântica
λ.ν = c
Natureza da Luz (radiação eletromagnética)
Consiste de campos elétricos e magnéticos
oscilantes
2 ciclos completos
![Page 5: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/5.jpg)
1. Duas ondas eletromagnéticas são representadas abaixo:
(a) Qual a onda tem a maior freqüência?(b) Se uma onda representa a luz visível e a outra, a radiação infravermelha,
qual é uma e qual é outra?
Exercícios
(I) (II)
![Page 6: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/6.jpg)
Resposta
(a) A onda (I) tem comprimento de onda mais longo (maior distância entre ospicos).
- Quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência (ν=c/λ).Portanto a onda (I) tem frequência menor e a onda (II) temfrequência maior.
(b) O espectro eletromagnético indica que a radiação IV temcomprimento de onda mais longo do que a luz visível. Assim, aonda (I) seria a radiação infravermelho.
![Page 7: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/8.jpg)
2. A Luz amarela emitida por uma lâmpada de vapor de sódio usada parailuminação pública tem um comprimento de onda de 589 nm.
a) Qual é a freqüência dessa radiação (dados: velocidade da luz =3x108m/s).
b) Quantos fótons de luz amarela são gerados pela lâmpada em 1 s?
Exercício
![Page 9: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/9.jpg)
Resposta
ν=c/λ
C = 3x108m/s).
ν= 3x108m/s /589 nm
Grandezas com unidades diferentes
Converter λ em namometro (nm) para metro (m)
ν= ((3x108m/s)/589 nm)(1nm/10-9m)
ν = 5,09 x 1014 s-1
![Page 10: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/10.jpg)
Exercício
3. Calcule os comprimentos de onda (em nm) das luzes de trânsit o. Suponhaque as frequências sejam: Verde (5,75 x 10 14 Hz); amarelo (5,15 x 10 14 Hz);vermelho (4,27 x 10 14 Hz).
![Page 11: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/11.jpg)
Resposta
Verde = 521 nm
Amarelo = 582 nm
Vermelho = 702 nm
ν=c/λVerde (5,75 x 10 14 Hz); amarelo (5,15 x 10 14 Hz); vermelho (4,27 x 10 14 Hz)
1Hz = 1s-1
C = 3x108m/s
![Page 12: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/12.jpg)
Evolução da Teoria Atômica Quântica
Postulados de Planck:A energia só pode ser liberada (ou absorvida) por átomos em certos
pedaços de tamanhos mínimos, chamados quantum.
A relação entre a energia e freqüência é dada por:
onde h é a constante de Planck (6,626 x 10-34 J s).ν= hE
E, de acordo com a teoria de Planck, a energia é sempre emitida eabsorvida pela matéria em múltiplos inteiros de hν, 2hν, 3hν eassim sucessivamente.
Exemplo:
Se a quantidade de energia emitida por um átomo for 3hν, dizemos que foram
emitidos 3 quanta de energia.
E, que as energias permitidas são quantizadas, isto é, seus valores são restritos
a determinadas quantidades.
![Page 13: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/13.jpg)
Quantização de energia
Para entender a quantização, considere a subida em uma rampa
versus a subida em uma escada:
� na rampa, há uma alteração constante na altura (aumenta de
maneira uniforme e contínua).
� enquanto na escada, há uma alteração gradual e quantizada na
altura.
![Page 14: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/14.jpg)
Evolução da Teoria Atômica Quântica
O efeito fotoelétrico e fótons
O efeito fotoelétrico fornece evidências para a natureza de partícula da luz -
“quantização”.
Einstein supôs que a luz trafega em pacotes de energiadenominados fótons.
A energia do fóton é dada por: ν= hE
![Page 15: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/15.jpg)
Evidências do Comportamento Quântico do Átomo
Espectro da Luz Branca Emitida por um Filamento Aquecido
Espectro de um Tubo de descarga preenchido com Hidrogênio
![Page 16: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/16.jpg)
Evidências do Comportamento Quântico do Átomo
Espectros de Emissão Atômica do H, Hg e Ne
Os elementos gasosos excitados emitem luz, cujos espectros são
únicos para aquele átomo (impressão digital do átomo).
Técnica poder ser usada para identificação de elementos.
![Page 17: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/17.jpg)
Os Espectros Atômicos
• Balmer: descobriu que as linhas no espectro de linhas visíveis dohidrogênio se encaixam em uma simples equação matemática.
• Mais tarde, Rydberg generalizou a equação de Balmer
para:
onde RH é a constante de Rydberg (1,096776 x 107 m-1), n1 e n2 são números inteiros (n2 > n1).
−
=λ 2
221
111
nnh
RH
![Page 18: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/18.jpg)
Diagrama de níveis de energia do hidrogênio: transi ções de Paschen, Balmer e Lyman
![Page 19: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/19.jpg)
O Modelo Atômico de Bohr - 1913
Um elétron, enquanto em movimento em uma órbita
fechada, não absorve nem emite radiação. Bohr admitiu que para
cada elétron existe mais de uma órbita estável correspondente a
um nível energético diferente.
Somente são permissíveis as órbitas eletrônicas para as
quais o momento angular do elétron é um múltiplo inteiro de
h/2π, em que h é a constante de Planck.
O momento angular de uma partícula movendo-se em órbita circular é dado por mvr,em que m é a massa, v a velocidade e r o raio do círculo. O segundo postulado requerque as órbitas estacionárias satisfaçam a condição mvr = nh / 2π
![Page 20: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/20.jpg)
O Modelo Atômico de Bohr - 1913
O elétron pode saltar de uma órbita para outra, desde que apassagem seja acompanhada da emissão ou absorção de um quantumde energia radiante, cuja freqüência é determinada pela relação:
h.ν = Ei - Ef
onde Ei - Ef representam os valores da energia do átomo no estado inicial e final, respectivamente .
Como os estados de energia são quantizados,a luz emitida por átomos excitados deve serquantizada e aparecer como espectro delinhas. Bohr mostrou que:
onde n é o número quântico principal (porexemplo, n = 1, 2, 3, … )
( )
×−= −2
18 1J 1018.2
nE
![Page 21: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/21.jpg)
O Modelo Atômico de Bohr - 1913
• A primeira órbita tem n = 1, é a mais
próxima do núcleo e convencionou-se que
ela tem energia negativa.
• A órbita mais distante no modelo de Bohr
tem n próximo ao infinito e corresponde à
energia zero.
• Os elétrons no modelo de Bohr podem se
mover apenas entre órbitas através da
absorção e da emissão de energia em
quantum (hν).
Quando ni > nf, a energia é emitida.
Quando nf > ni, a energia é absorvidaf( )
−×−===∆ −
2218 11
J 1018.2fi nn
hchE
λν
f i
![Page 22: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/22.jpg)
Exercício
Calcule o comprimento de onda (em nm) de um fóton emitido pelo átomo de
hidrogênio quando um elétron decai de um estado onde o n = 5 para um estado
onde o n = 3. Este fóton encontra-se em qual região do espectro
eletromagnético?
h= 6,63 x 10-34J.s
![Page 23: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/23.jpg)
Efóton = - 2,18 x 10-18 J x (1/9 - 1/25)
Efóton = ∆E = -1,55 x 10-19 J
λ = 6,63 x 10-34 (J•s) x 3,00 x 108 (m/s)/1,55 x 10-19J
λ = 1280 nm
Efóton = h x c / λ
λ = h x c / Efóton
f i( )1n2
1n2Efóton = -2,18 x 10-18 J
Região do Infravermelho
Resposta
(negativo para indicar que libera energia)
f( )
−×−===∆ −
2218 11
J 1018.2fi nn
hchE
λν
f i
![Page 24: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/24.jpg)
Comportamento Ondulatório da Matéria
De Broglie, utilizando as equações de Einstein e de Planck,mostrou que se os objetos são pequenos os conceitos de onda epartículas podem ser resumidos como:
O momento, p= mv, é uma propriedade de partícula, enquanto λ é uma propriedade ondulatória.
Sabendo que a luz pode se comportar como partícula, será que a matéria pode apresentar natureza
ondulatória?
mv
h=λ
L. de Broglie
(1892-1987)
Partícula Função de onda
![Page 25: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/25.jpg)
Exercício
Qual é o comprimento de onda (em nm) de De Broglie associado ao movimento
de uma bolinha de pingue-pongue de 2,5 g viajando a 15,6 m/s?
h= 6,63 x 10-34 J.s 1J = Kg. m2.s-2
![Page 26: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/26.jpg)
Resposta
λ = h/m.v
λ = 6,63 x 10-34 / (2,5 x 10-3 x 15,6)
λ = 1,7 x 10-32 m = 1,7 x 10-23 nm
Comprimento de onda muito pequeno para ser detectado
![Page 27: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/27.jpg)
O Princípio da Incerteza de Heisenberg
• Para os elétrons: não podemos determinar seu momento e sua
posição simultaneamente.
• Se ∆x é a incerteza da posição e ∆mv é a incerteza do momento,
então:
Na escala de massa de partículas atômicas, não podemos
determinar exatamente a posição, a direção do movimento e a
velocidade simultaneamente.
π≥∆∆
4·
hmvx
W. Heisenberg
1901-1976
![Page 28: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/28.jpg)
O Modelo Atômico Quântico
E. Schrödinger
1887-1961
Em 1926, Schröndinger escreveu uma equação que
descrevia o comportamento partícula/onda do elétron no
átomo de Hidrogênio: Η Ψ = EΨ
A função de onda (Ψ) descreve a energia de um determinado elétron e a
probabilidade de encontrá-lo em um determinado volume do espaço.
Essa equação resulta em inúmeras soluções matemáticas,
chamadas de função de onda. Para cada FUNÇÃO DE ONDA existe
uma ENERGIA associada.
A equação só pode ser resolvida exatamente para o átomo de
hidrogênio. Para átomos multi-eletrônicos, a solução é aproximada.
![Page 29: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/29.jpg)
O Modelo Atômico Quântico
• Somente certas vibrações podem ser observadas numa corda
vibrante. Por analogia o comportamento do elétron no átomo é
descrito da mesma forma – somente são permitidas certas
funções de onda. Quantização surge naturalmente....(analogia
com as cordas)
• Cada função de onda (Ψ) corresponde a energia permitida para o
elétron e concorda com o resultado de Bohr para o átomo de H.
• Cada função de onda (Ψ) pode ser interpretada em termos de
probabilidade e (Ψ2) dá a probabilidade de encontrar o elétron
numa certa região do espaço.
• A solução da equação ou função de onda (Ψ) descreve um estado
possível para o elétron no átomo denominado de ORBITAL.
• Cada função de onda, ou seja, cada Orbital, é descrito por
NÚMEROS QUÂNTICOS, que nos informam ENERGIA, FORMA E
TAMANHO
![Page 30: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/30.jpg)
Os Números Quânticos
A equação de Schrödinger necessita de quatro númerosquânticos:
1 - Número quântico principal, n.
Este é o mesmo n de Bohr. À medida que n aumenta, o
orbital torna-se maior e o elétron passa mais tempo mais distante
do núcleo. n = 1, 2, 3, 4, 5 ...
Ψ = fn (n, l, ml, ms)
n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
![Page 31: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/31.jpg)
Os Números Quânticos
2 - O número quântico azimutal, l.
Esse número quântico depende do valor de n e representa a
forma espacial da subcamada do orbital.
Os valores de l começam de 0 e aumentam até n-1.
Normalmente utilizamos letras para designar o l (s, p, d e f para l =
0, 1, 2, e 3).
Valor de l símbolo da subcamada nº elétrons
0 s (sharp) 2
1 p (principal) 6
2 d (diffuse) 10
3 f (fundamental) 14
![Page 32: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/32.jpg)
l = 0 (orbital s)
Os Números Quânticos – Formatos dos Orbitais s
• Todos os orbitais s são esféricos.
• À medida que n aumenta, os
orbitais s ficam maiores.
• À medida que n aumenta,
aumenta o número de nós.
• Um nó é uma região no espaço
onde a probabilidade de se
encontrar um elétron é zero.
• Em um nó, Ψ2 = 0
• Para um orbital s, o número de
nós é n-1.
![Page 33: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/33.jpg)
Os Números Quânticos – Formatos dos Orbitais p
l = 1 (orbital p)
Quando l = 1, existe um plano NODAL que passa pelo núcleo. Plano Nodal: Ψ passa pelo zero
• Existem três orbitais p, px, py, e
pz.
• Os três orbitais p localizam-se
ao longo dos eixos x-, y- e z- de
um sistema cartesiano.
• As letras correspondem aos
valores permitidos de ml, -1, 0,
e +1.
• Os orbitais têm a forma de
halteres.
• À medida que n aumenta, os
orbitais p ficam maiores.
• Todos os orbitais p têm um nó
no núcleo
![Page 34: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/34.jpg)
Os Números Quânticos – Formatos dos Orbitais d
l = 2 (orbital d)
Quando l = 2, existem dois planos NODAISque passam pelo núcleo
• Existem cinco orbitais d
• Três dos orbitais d encontram-se em um plano bissecante aos eixos x-, y- e z.• Dois dos orbitais d se encontram em um plano alinhado ao longo dos eixos x-,
y- e z.• Quatro dos orbitais d têm quatro lóbulos cada.• Um orbital d tem dois lóbulos e um anel.
![Page 35: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/35.jpg)
Os Números Quânticos – Formatos dos Orbitais f
l = 3 (orbital f)
![Page 36: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/36.jpg)
3 - O número quântico magnético, ml.
Esse número quântico depende de l. O número quântico
magnético tem valores inteiros entre -l e +l. Fornecem a
orientação do orbital no espaço.
Os Números Quânticos
Existem 2l+1 valores diferentes de ml para cada valor de l
e, portanto, 2l+1 orbitais em uma subcamada de númeroquântico l.
Ex: l = 1 – ml = +1, 0, -1
l = 2 – ml = +2, +1, 0, -1, -2
![Page 37: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/37.jpg)
Orbitais e Números Quânticos
![Page 38: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/38.jpg)
Os Números Quânticos
4 - O número quântico de spin, ms.
Experimentos mostraram que as linhas espectrais do H eoutros elementos se desdobravam quando submetidos a um campomagnético. O elétron se comportava como se tivesse uma rotação(spin) própria em torno do seu eixo
ms = -½ms = +½
![Page 39: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/39.jpg)
Paramagnetismo e Diamagnetismo
ParamagnéticoElétrons desemparelhados
2p
DiamagnéticoTodos elétrons emparelhados
2p
•Sal de cozinha, giz,tecidos – sãorepelidos pelaaproximação de um
imã: Diamagnéticos
•Metais – sãoatraídos pelaaproximação de um
imã:
Paramagnéticos
![Page 40: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/40.jpg)
Os Números Quânticos - Resumo
![Page 41: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/41.jpg)
A Energia dos Orbitais
• Um orbital pode ser ocupado por no máximo 2 elétrons
• Pelo princípio da exclusão de Pauli: dois elétrons não podem ter a
mesma série de 4 números quânticos. Portanto, dois elétrons no
mesmo orbital devem ter spins opostos.
• De acordo com as regras de Hund:
- Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de n.
- Dois elétrons com o mesmo spin não podem ocupar o mesmo
orbital (Pauli).
- Para os orbitais degenerados (de mesma energia), os elétrons
preenchem cada orbital isoladamente antes de qualquer orbital
receber um segundo elétron (regra de Hund).
![Page 42: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/42.jpg)
A Energia dos Orbitais em um Átomo Monoeletrônico
Energia depende apenas do número quântico n
En = -RH ( )1n2
n=1
n=2
n=3
SINAL NEGATIVO: significa que a energia do elétron
em um átomo é MENOR que a energia do elétron livre
![Page 43: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/43.jpg)
A Energia dos Orbitais em um Átomo Polieletrônico
Energia depende de n e l
n=1 l = 0
n=2 l = 0n=2 l = 1
n=3 l = 0n=3 l = 1
n=3 l = 2
![Page 44: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/44.jpg)
A Energia dos Orbitais em um Átomo Polieletrônico
A que se deve essa ordem de energia dos orbitais
em átomos polieletrônicos?
1 - Efeito de penetração dos orbitais:
s > p > d > f .......
Quanto maior a probabilidade de
encontrar o elétron perto do núcleo, mais
ele é atraído pelo núcleo, maior o poder
de penetração do orbital
2 - Efeito de blindagem: elétrons mais
internos blindam os elétrons mais
externos da atração pelo núcleoQuanto maior o poder de penetração do orbital, os seus elétrons exercem maior blindagem sobre
os elétrons mais externos
![Page 45: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/45.jpg)
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s
Ordem de Preenchimento dos Orbitais
Diagrama de Pauling (Aufbau)
![Page 46: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/46.jpg)
Notação da Configuração Eletrônica
Notação spdf - espectroscópica
Ex: H, Z = 1
Valor de n
no. de elétrons
Valor de l
11s
Notação em caixa
Ex: He, Z = 2
1s Direção das setas indicam a orientação do
spin dos elétronsConfiguração eletrônica:
• descreve o arranjo dos elétrons em um átomo• o arranjo do estado fundamental é aquele queapresenta a menor energia possível• o arranjo de menor energia é o mais estável
![Page 47: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/47.jpg)
Configuração Eletrônica na Tabela Periódica
![Page 48: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/48.jpg)
L tio - LiLítio - Li
Grupo 1A
Z = 3
1s22s1 ---> 3 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
![Page 49: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/49.jpg)
Ber lio - BeBerílio - Be
Grupo 2A
Z = 4
1s22s2 ---> 4 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
![Page 50: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/50.jpg)
Boro -BBoro -B
Grupo 3A
Z = 5
1s2 2s2 2p1 ---> 5 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
![Page 51: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/51.jpg)
Carbono -CGrupo 4A
Z = 6
1s2 2s2 2p2 ---> 6 elétrons
Por quê não emparelhar o elétron? Regra de HUND1s
2s
3s3p
2p
![Page 52: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/52.jpg)
Nitrogênio - N
Grupo 5A
Z = 7
1s2 2s2 2p3 ---> 7 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
![Page 53: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/53.jpg)
Oxigênio -OOxigênio -O
Grupo 6A
Z = 8
1s2 2s2 2p4 ---> 8 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
![Page 54: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/54.jpg)
Fluor - FGrupo 7A
Z = 9
1s2 2s2 2p5 ---> 9 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
![Page 55: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/55.jpg)
Neônio - Ne
Grupo 8A
Z = 10
1s2 2s2 2p6 ---> 10 elétrons
1s
2s
3s3p
2p
Chegamos no final do segundo período!!!!!
![Page 56: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/56.jpg)
Sódio - Na
Grupo 1A
Z = 11
1s2 2s2 2p6 3s1 or
“elétrons internos do Ne” + 3s1
[Ne] 3s1 (notação de gás nobre)
Iniciou-se um novo período
Todos os elementos do grupo 1A tem a configuração [elétrons
internos] ns1.
Elétrons de valência
![Page 57: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/57.jpg)
Alumínio - Al
Grupo 3AZ = 131s2 2s2 2p6 3s2 3p1
[Ne] 3s2 3p1
1s
2s
3s3p
2p
Elétrons de valência
![Page 58: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/58.jpg)
Fósforo - P
Grupo 5AZ = 151s2 2s2 2p6 3s2 3p3
[Ne] 3s2 3p3
1s
2s
3s3p
2p
![Page 59: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/59.jpg)
Formação de Cátions e Ânions – Elementos Representativos
Na [Ne]3s1 Na+ [Ne]
Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar]
Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne]
Átomo perde elétrons de modo que o cátion venha a
ter uma configuração eletrônica de gás nobre.
H 1s1 H- 1s2 ou [He]
F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 ou [Ne]
O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 ou [Ne]
N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 ou [Ne]
Átomo ganha elétrons de modo que o ânion
venha a ter configuração de gás
nobre
![Page 60: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/60.jpg)
Metais de transição
Todos os elementos do 4º período tem configuração [Ar]nsx(n - 1)dy e, portanto,são elementos do bloco d.
Orbitais 3d usados do Sc-Zn
![Page 61: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/61.jpg)
Distribuição Eletrônica para Metais de Transição
Z=21 - [Ar] 4s2 3d1 -------Sc
Z=22 - [Ar] 4s2 3d2 -------Ti
Z=23 - [Ar] 4s2 3d3 --------V
Z=24 - [Ar] 4s1 3d5 --------Cr
Z=25 - [Ar] 4s2 3d5 -------Mn
Z=26 - [Ar] 4s2 3d6 --------Fe
Z=27 - [Ar] 4s2 3d7 --------Co
Z=28 - [Ar] 4s2 3d8 --------Ni
Z=29 - [Ar] 4s1 3d10 -------Cu
Z=30 - [Ar] 4s2 3d10 -------Zn
Por quê o orbital 4s é preenchido antes do 3d?
O orbital s é mais penetrante e, conseqüentemente, os elétrons sentem menos a presença dos outros. Por estar mais próximo
ao núcleo, a energia é mais baixa (mais negativa), fazendo com que um elétron 4s
tenha energia menor do que um 3d.
Por quê o orbital 4s do Cr e Cu é semi-preenchido ?
![Page 62: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/62.jpg)
Distribuição Eletrônica para Metais de Transição
A resposta à esta questão está na estabilidade extra queuma camada cheia (ou semi-cheia) proporciona.
Camada semi-cheia d5
Camada cheia d10
Ocupação simétrica
Estabilidade extra
Por essa razão, o elétron ocupa os orbitais d vazios, gerando umacamada semi-cheia (ou cheia) e, assim, ganha estabilidade extra devido a
diminuição de energia.
O emparelhamento de elétrons em um mesmo orbital envolve repulsão a qual
aumenta a energia do orbital.
![Page 63: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/63.jpg)
Na formação de cátions, inicialmente são removidos elétrons da camada
ns e depois elétrons da camada(n - 1).
Ex: Fe [Ar] 4s2 3d6
perde inicialmente 2 elétrons ---> Fe2+ [Ar] 4s0 3d6
Distribuição Eletrônica para Metais de Transição
4s 3d 3d4s
Fe Fe2+
3d4s
Fe3+
![Page 64: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/64.jpg)
Orbitais 4f usados para
Ce - Lu e 5f para Th - Lr
Distribuição Eletrônica para Lantanídeos
Todos estes elementos tem configuração [elétrons internos]nsx(n - 1)dy(n - 2)fz esão chamados de elementos do bloco f
![Page 65: Átomo e o Mundo Quântico [Modo de Compatibilidade]](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042707/5870a2e71a28abec698b4cdc/html5/thumbnails/65.jpg)
Configuração Eletrônicas dos Elementos