atomo nono ano

5/26/2018 Atomo Nono Ano

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QUMICAProf. Daniel

Estrutura Atmica


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TOMO: o desenvolvimento de uma idia.

O tomo a partcula que representa um determinado elemento

qumico. O desenvolvimento da Qumica como cincia deu-se ao

acatar e desenvolver esse conceito e no trabalho de definir aspropriedades fsicas e qumicas dos mesmos.

Nas culturas grega e hindu (h mais de 2500 anos) pregava-se

que o universos era formado de quatro elementos

fundamentais: Fogo, ar, terra e gua.

A=no TOMO=diviso


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450 a.C.Leucipo de Mileto: A matria pode se dividir em partculas

cada vez menores at atingir uma partcula fundamental, minsculae indivisvel.

400 a.C.Demcrito de Abdera: Denominao tomo para a menorpartcula de matria. Considerado o pai do atomismo grego.

TOMO: cultura grega.


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EVOLUO DOS MODELOS

350 a.C.Aristteles: A descontinuidade da matria: os quatro

elementos fundamentais (a gua, o fogo, o ar e a terra).

Apesar de errado, o conceito aristotlico de matria, juntamente com toda a sua filosofia, foiaceito oficialmente durante mais de 2000 anos. Nesse perodo, apenas ao alquimistas aceitavam aexistncia de elementos bsicos.


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DALTON 1803: modelo da bola de bilhar

Primeiro modelo atmico com base experimental. Otomo uma partcula neutra macia e indivisvel. Omodelo vingou at 1897.


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DALTON 1803: modelo da bola de bilhar


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A ampola de Crookes

Na metade do sculo XIX, Sir William Crookes desenvolveu um dispositivo para estudardescargas eltricas em gases a baixa presso (Tubo de Crookes). Este dispositivo era

constitudo de um tubo com uma sada ligada a um sistema de vcuo e dois eletrodos,sendo um negativo (ctodo) e outro positivo (nodo), ligados a uma fonte de alta tensoacima de 20.000 V.

Tubo A: vcuo mediano com certa incandescncia no interior do tubo.

Tubos B e C: Quanto menor a presso interna mais a incandescncia aparece em tornodo nodo.Tubo D: a introduo de um pedao de ZnS possibilita a projeo de uma sombra naparede do nodo.


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THOMPSON 1897: pudim de passas

Descargas eltricas em alto vcuo (tubos de Crookes) levaram descoberta doeltron (raios catdicos). O tomo seria uma partcula macia, mas noindivisvel. Seria formado por uma gelia com carga positiva, na qual estariamincrustados os eltrons (modelo do pudim de passas).

O nmero de eltrons seria tal que a carga totaldo tomo seria zero.


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THOMPSON 1897: pudim de passas

Determinao da relao carga/massa do eltron.

Thompson verificou que os raios catdicos sofriam desvio em sua trajetria,caracterizando assim sua natureza negativa. Aplicando os campos eltrico emagntico simultaneamente, Thompson pde determinar a relao q/m do

recm descoberto eltron.

Na poca: -1,8x1011

C/kg Hoje corrigida: -1,76x108

C/g


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PHILIP LENARD 1903

Philip Lenard aperfeioou o modelo que descrevia a estrutura dos tomos. Como amatria ordinariamente eletricamente neutra (ningum leva um choque eltrico aosegurar um objeto), Lenard ponderou que as cargas negativas e positivas quecompem os tomos devem anular-se mutuamente. Desta forma, prope que o tomoseja formado por pares de cargas negativas e positivas distribudos pelo seu interior.


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HANTARO NAGAOKA 1904

Foi um grande fsico. Nasceu no ano de 1865 no Japo.Nagaoka criou o Modelo Atmico Saturniano, em 1904. O modelo estabelecia que otomo era formado de um caroo central carregado positivamente e, portanto,rodeado de anis de eltrons, girando semelhante ao planeta Saturno, por isso, onome do modelo.

Hantaro Nagaoka faleceu no ano de 1950.


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EINSTEIN 1905

Teoria da relatividade. Relao entre massa eenergia (E = mc2). Esclarecimento do efeitofotoeltrico. Denominao fton para o quantum deenergia radiante.


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A experincia de Millikan 1908

Robert Millikan realizou um experimento pulverizando gotas de leo entre duas placasmetlicas paralelas. Aps a irradiao com raios-X, as gotas de leo receberam eltrons do ar.Millikan impediu que as gotas cassem com uma variao no campo eltrico entre as placas.Conhecendo a massa da gota de leo e carga necessria para que esta permanecessesuspensa, Millikan determinou a carga de eltron (-1,602x10

-19C). Utilizando a relao c/m

do eltron determinada por Thompson, Millikan calculou a massa do eltron (9,1x10

-28

g).


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RUTHERFORD 1911

O tomo seria formado por um ncleo muito pequeno, com carga positiva, onde estariaconcentrada praticamente toda a sua massa. Ao redor do ncleo ficariam os eltrons,neutralizando sua carga. Este o modelo do tomo nucleado, um modelo que foi comparadoao sistema planetrio, onde o sol seria o ncleo e os planetas seriam os eltrons. Nestaperspectiva, a eletrosfera teria um raio de 104a 105vezes maior que o ncleo.


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RUTHERFORD 1911


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CRONOLOGIA DOS MODELOS ATMICOS


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uma onda eletromagntica que se propaga no vcuo e possui um

perturbaes oscilantes dentro do campo visvel do olho humano.

c = .

c: velocidade da luz = 2,9979246x108m/s

: comprimento de onda

: freqncia

LUZ


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A amplitude esta relacionada com a intensidade do brilho

(energia por unidade de volume) da onda. A intensidade

proporcional ao quadrado da amplitude (A2).


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TESTE DE CHAMA

Todo composto qumico, quando levado chama ou exposto a raioscatdicos (no caso de gases), emite luz com cor caracterstica. Porexemplo, na figura abaixo podem ser vistas as cores para diversoscompostos metlicos quando levados chama.


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LINHAS ESPECTRAIS


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SRIES ESPECTRAISSrie de Balmer(luz visvel)

,...5,4,3

1

2

1.

22

n

nR

Srie de Paschen(Infravermelho)

,...6,5,4

1

3

1. 22

n

nR

Srie de Lyman(ultravioleta)

,...4,3,2

1

1

1.

22

n

nR

Srie de Brecktt(ultravioleta)

,...7,6,5

1

4

1

. 22

n

nR

R = 3,29 x1015 Hz (constante de Rydberg)


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SRIES ESPECTRAIS


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SRIES ESPECTRAIS


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BOHR - 1913

Niels Bohr (1885-1962), fsico dinamarqus, resgatou a teoria deRutherford e sugeriu que as leis que davam conta do movimento dos

grandes corpos no eram adequadas para explicar o comportamentodo mundo atmico. Assim, utilizando a teoria do alemo Max Planck

(pai da Fsica Quntica), Bohr concebeu a idia de que um eltronpoderia ocupar certas rbitas, ou nveis de energia. Suas previses

foram mais tarde confirmadas experimentalmente por outroscientistas, embora ningum imaginasse como funcionavam.


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Postulados:Os eltrons movem-se ao redor do ncleo em rbitas bem definidas(orbitas estacionrias);Movendo-se em uma rbita estacionria, o eltron no emite nemabsorve energia;Ao saltar de uma camada para outra, o eltron emite ou absorve umaquantidade definida de energia (quantum)Niels Bohr mostrou que a energia do eltron na n-sima rbita dotomo de hidrognio dada pela equao:

En = R.h.c/n

2

, onde R a constante de Rydberg, h a constante dePlanck e c a velocidade da luz.

Condio de

frequncia deBohr

BOHR - 1913


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Limitaes do modelo de BohrPode explicar adequadamente apenas o espectro de linhas do tomode hidrognio.

Os eltrons no so completamente descritos como partculaspequenas.

BOHR - 1913


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A contribuio de Sommerfeld

1916Arnold Sommerfeld. Modelo das rbitas elpticas para oeltron - introduo dos subnveis de energia.

Para cada camada eletrnica (n), h uma rbita circular e (n-1) orbitaselpticas.


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Princpio de Dualidade (Louis De Broglie)

A todo eltron em movimento est associada uma onda caracterstica,ou seja, ora o eltron se comporta como uma partcula material e oracomo uma onda eletromagntica.

As sementes para um novo modelo viriam do conceito de que todasas formas de irradiao eletromagnticas apresentam as propriedadesdas ondas e das partculas. Esse conceito levou o oficial da marinhaLouis de Broglie (1892-1987) a pensar que as partculas da matriapoderiam apresentar caractersticas ondulatrias.

Utilizando as equaes de Einstein e de Planck, De Broglie mostrou:

O momento linear (p), mv, uma propriedade de partcula, enquanto uma propriedade ondulatria.

d ( b )


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Princpio da Incerteza (Werner Heisenberg)

No possvel determinar com preciso a posio e a velocidade deum eltron num mesmo instante, pois os prprios instrumentos de

medio interferem na trajetria do eltron.

xincerteza na localizao

p

incerteza no momento linear

h/2= 1,054x10-34 J.s

21. px

i i


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A mecnica quntica

Resultados experimentais com partculas podem ser explicados porpadres como as ondas. Assim, o conceito mecnico ondulatrio deErwin Schedinger (1887-1961) produziu outra viso do tomo, quesubstituiu o modelo de Bohr. Quase simultaneamente, A. Rosemberg

chegou mesma concluso, apesar de ter trilhado caminhosdiferentes.

Densidade de probabilidade de encontrar

o eltron em torno do ncleo. Onde maisdenso, a probabilidade maior. Suaposio s pode ser estabelecida nomomento do experimento.

O TOMO


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O TOMO


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O TOMO


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Nome Smbolo Localiza-o

Cargarelativa

u

Cargaefetiva

C

Massarelativa

u

Massaefetiva

gPrton P Ncleo +1 + 1,6.10-19 1 ~1,67.10-

24

Nutron N Ncleo 0 0 1 ~1,67.10-24

Eltron e- Eletrosfera

-1 -1,6.10-19 1/1836 ~9,11.10-28

PARTCULAS SUBATMICAS


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Quark

Murray Gell-Manm eGeorge Zweig propuseram umasubstrutura mais elementardas partculas o Quark

Podemos identificar principalmente duasvariedades (sabores) de Quarks: up e down.

Q k


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Quark:

Sabor Quark Carga Anti-

quark

Carga Massa

up u + 2/3 u* -2/3 0,3 GeV

down d - 1/3 d* +1/3 0,3 GeV

charm c + 2/3 c* -2/3 1,5 GeVstrange s - 1/3 s* +1/3 0,45 GeV

top t +2/3 t* -2/3 >0,45 GeV

bottom b - 1/3 b* +2/3 4,9 GeV


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NMERO ATMICO

a identificao de um tomo.Corresponde ao nmero de prtonspresentes no ncleo.

Z=P

OBS.: em um tomo (neutro) o n. deprtons igual ao n. de eltrons.

NMERO DE MASSA


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NMERO DE MASSA

a somatria de prtons e nutrons.A=P+N

Ex:

P=11Sdio (Na) N=12 Z= A=

e-=11

P=13Alumnio (Al) N=14 Z= A=

e-=13

11 23

13 27


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MASSA ATMICA

a mdia ponderada das massas atmicas dostomos istopos mais abundantes na natureza.Em termos prticos, o mesmo que nmero

de massa (correspondente a massa decarbono12, a ser estudado oportunamente),porm medido em UNIDADES DE MASSAATMICA (u).

H = 1 u C = 12 u N = 14 u O = 16 u


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MASSA ATMICA


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MASSA MOLECULAR

a massa total de uma molcula (u), obtida pela somatria da massa dos tomosconstituintes.

Ex:H2O=

H2SO4=18 u

98 u


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ELEMENTO QUMICO

o conjunto de tomos de mesmo nmero atmico (Z).

H2O 3 tomos e 2 elementos

CaCO35 tomos e 3 elementos


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ONS

So tomos ou grupo de tomos com excesso de carga.

P e-

CTIONS (+): perdem eltrons P > e-

NIONS (-): ganham eltrons P < e-

ONS


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ONS

ONS


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ONS


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TOMOS ISTOPOS

So tomos de um mesmo elemento qumico que apresentam o mesmo nmero de

prtons e semelhantes propriedades qumicas.

ISO= mesmo TOPOS= lugar

TOMOS ISTOPOS


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Ex:Istopos do Hidrognio

1H1 Hidrognio ou Hidrognio leve ou prtio

1H2 Hidrognio pesado ou deutrio

1H3 Trtio

TOMOS ISBAROS


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TOMOS ISBAROS

So tomos de diferentes elementos qumicos que possuem o mesmo nmero demassa.

Ex:

19K40 20Ca40

TOMOS ISTONOS


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TOMOS ISTONOS

So tomos de diferentes elementos qumicos que possuem o mesmo nmero de

nutrons.

Ex:

34Se79 35Br

80

SRIE ISOELTRONICA


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SRIE ISOELTRONICA

So espcies qumicas (tomos ou ons) que apresentam a mesma quantidade de

eltrons.

Ex:

7N-3 8O-2 9F-1

10Ne 11Na+1 12Mg+2

ELETROSFERA


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ELETROSFERA

CAMADAS OU NVEIS


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CAMADAS OU NVEIS

SUBNVEIS


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SUBNVEIS

Subnveis s p d f

N mximo de

Eltrons

2 6 10 14

ORBITAIS s


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ORBITAIS s

ORBITAIS p


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ORBITAIS p

ORBITAIS d


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ORBITAIS d

NMEROS QUNTICOS


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NMEROS QUNTICOS

So parmetros matemticos, calculados por Paul Dirac,utilizados para determinar a posio de um eltron notomo.

a) N Quntico Principal (n):Indica a camada (energia).

b) N Quntico Azimutal (l):Indica o subnvel.

c) N Quntico Magntico (m): Indica a orbital.

d) N Quntico Spin (s):Indica a rotao de eltrons.

NMEROS QUNTICOS


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NMEROS QUNTICOS

Nome Associado a

Nmero

mximo dee

Valores

permitidos

Nmero quntico

principal (n)

Energia, raio mdio

(tamanho)2.n2 1, 2, 3, ...

Nmero qunticoazimutal ou orbital ()

Mdulo do momento

angular do orbital

(forma)

2(2 + 1) 0, 1, 2, ..., n-1

Nmero quntico

magntico

(m ou m)

Direo do momento

angular do orbital2

0, 1, 2, ,

(2+1 diferentes

valores)Nmero quntico de

spin magntico

(S ou ms)

Sentido de rotao do

e(estado do spin)--

NMEROS QUNTICOS


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NMEROS QUNTICOS

NMEROS QUNTICOS


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NMEROS QUNTICOS

Eltron mais energtico, aqueleque apresenta a maior soma:

n +

6 s 4 f

6 + 0 = 6 4 + 3 = 7

NMEROS QUNTICOS


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NMEROS QUNTICOS

Se dois eltrons apresentarem amesma soma, ter mais energia aqueleque apresentar o maior n.

5 s 4 s

5 + 0 = 5 4 + 0 = 4

5 s 4 p

5 + 0 = 5 4 + 1 = 5

PRNCIPIO DA EXCLUSO DE PAULI


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PRNCIPIO DA EXCLUSO DE PAULI

Em um mesmo tomo, no existem dois eltrons comquatro nmeros qunticos iguais. Como conseqnciadesse princpio, dois eltrons de um mesmo orbital tmspins opostos. Um orbital semicheio contm um eltron

desemparelhado. Um orbital cheio contm dois eltronsemparelhados (de spins opostos).

Wolfgang Pauli (1900-1958)

REGRA DE HUND


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REGRA DE HUND

Ao ser preenchido um subnvel, cada orbital dessesubnvel recebe inicialmente apenas um eltron;somente depois de o ltimo orbital desse subnvel terrecebido seu primeiro eltron comea o preenchimento

de cada orbital semicheio com o segundo eltron.

Friedrich Hermann Hund (1896-1977)

ELTRON DE DIFERENCIAO


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ELTRON DE DIFERENCIAO

Eltron de maior energia ou eltron dediferenciao o ltimo eltrondistribudo no preenchimento daeletrosfera, de acordo com as regrasestudadas.

DISTRIBUIO ELETRNICA


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Diagrama de Linus Pauling



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KL

MN

O

P

Q

(1)(2)

(3)(4)

(5)

(6)

(7)

2e8e

18e32e

32e

18e

2/8e

s2

1s2 p62 2

s2

p6

d10

3 3 3s2 p6 d10 f144 4 4 4

s2 p6 d10 f145 5 5 5

s2 p6 d106 6 6

s27 p67



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32e18e

Hf (Z=72)

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d26s2Ordem Energtica.

Ordem Geomtrica.

2e 8e 10e 2e



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Xe (Z=54)1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p6

Hf (Z=72) [Xe] 6s24f145d2

Cerne do Gs Nobre.

Hf (Z=72)

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d2

Ordem Energtica.



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26Fe(26e-) s21 s22 p62 s23 p63 d63s24

26Fe2+(24e-) s21 s22 p62 s23 p63 d63

K L M MN

26Fe3+(23e-) s21 s22 p62 s23 p63 d53


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REFRENCIAS BIBLIOGRFICAS


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Atkins, Peter & Jones, Loretta. Princpios de Qumica: questionando a vida moderna e o meioambiente. trad. Ignez Caracelli ...[et al.] . Porto Alegre, Bookman, 2001.

Brown, T.L., Le May, H.E.Jr e Bursten, B.E. Qumica, cincia central. Rio de Janeiro, LTC,1999.Feltre, Ricardo e Yoshinaga, Setsuo. FsicoQumica, vol. 2. So Paulo, Moderna, 1974.Fonseca, Martha R. M. da. Completamente Qumica, vol. 1. So Paulo, FTD, 2001.Kotz, John C. e Treichel Jr, Paul. Qumica e Reaes Qumicas. Rio de Janeiro, LTC, 1998.Mahan, Bruce M.e Myers, Rollie J. Qumica, um curso universitrio. So Paulo, Edgard Blcher,1995.Masterton, William L., Slowinski, Emil J. e Stanitski, Conrad L. Princpios de Qumica. Rio deJaneiro, LTC, 1990.OConnor, Rod. Introduo Qumica. Trad. Elia Tfouni ... [et al]. So Paulo, Harper & Row doBrasil, 1977.Russel, John Blair. Qumica Geral, traduo Mrcia Guekezian... So Paulo, Makron Books,1994.

Ziani Suarez, Paulo Anselmo e Mindim, Kleber Carlos. Qumica Geral. Braslia, Editora UnB,2003

atomo nono ano

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