prof. drndo adalberto gomes de miranda - uea · 2020. 7. 17. ·...
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONASEscola Superior de Tecnologia
Curso de Extensão
Prof. Drndo Adalberto Gomes de Miranda
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Sumário
1. Unidade 1 – Aspectos Históricos sobre os Átomos.2. Unidade 2 – Modelos Atômicos.3. Unidade 3 – Os Átomos - conceitos.4. Unidade 4 – Espectros e Números Quânticos.5. Unidade 5 – Distribuição Eletrônica e Tabela Periódica.
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Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
• Espectros.
➢Conjunto de comprimentos de onda emitidos ou absorvidos porum elemento, que são representadas por amplitudes ouintensidades, conforme a frequência de emissão.
➢Existem os espectros de emissão e de absorção de umasubstância. Eles se caracterizam conforme a substância, queajudam na sua identificação. Estes espectros resultam dastransições entre os diferentes autoestados dos átomos oumoléculas da substância, que emitem ou absorvem,intensamente, as ondas eletromagnéticas.
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Curso de Teoria Atômica e Propriedades Periódicas de Química para Engenharia de Materiais
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_qu%C3%A2ntica#_O_problema_de_autovalor_e_autovetor
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Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
• Espectros.
➢ A frequência (v) das radiações emitidas ou absorvidas é dadapela equação:
➢onde E1 e E2 são energias dos estados inicial (1) e final (2), datransição das fases, e h é a Constante de Planck.
➢Se E1 > E2 , estes fótons de energia, ou seja, as ondaseletromagnéticas estão sendo emitidas, mas se for inverso,E1 < E2 , os fótons estão sendo absorvidos. 4
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Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
• Espectros.
➢Espectros de emissão - linhas coloridas obtidas através dadispersão da luz emitida por uma amostra.
✓Cada linha corresponde a um certo comprimento de onda.
➢Espectro de absorção - linhas escuras obtidas pela transmissão daluz branca através de uma amostra.
✓As linhas escuras estão sempre nas mesmas posições das linhasclaras emitidas pela mesma amostra.
✓Assim, o espectro de absorção coincide com o espectro deemissão.
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Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
• Espectros.
➢Espectro contínuo - apresenta energias distribuídascontinuamente em um certo comprimento de onda, em oposiçãoao espectro discreto ou de linhas, que contém só energiasdefinidas.
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Fonte: http://www.if.ufrgs.br/fis02001/aulas/aula_espec.htm
http://www.if.ufrgs.br/fis02001/aulas/aula_espec.htm
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Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
• Espectros.
➢Representam as Amplitudes ou intensidades das energias devidoa cada frequência emitida, de luz visível e invisível.
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Fonte: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/espectros-dos-elementos.html
https://alunosonline.uol.com.br/quimica/espectros-dos-elementos.html
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ESPECTROS CONTÍNUOS x ESPECTROS DE LINHAS
• Espectros.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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8Fonte: https://www.artprotect.com.br/art-film.php
https://www.artprotect.com.br/art-film.php
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• Espectros.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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9Fonte: https://noic.com.br/olimpiadas/quimica/curso-noic-de-quimica-basica/aula-1-atomistica/
https://noic.com.br/olimpiadas/quimica/curso-noic-de-quimica-basica/aula-1-atomistica/
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➢ EQUAÇÃO DE RYDBERG – BALMER (1885)
= comprimento de onda
R = constante de Rydberg (1,097 x 107 m-1)
nf e ni = números inteiros (nf < ni)
• Espectros.
ou
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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10Z = nº atômico
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• Espectros.
➢ Nas descobertas dos cientistas, novas linhas de emissão noinfravermelho e ultravioleta surgiam e a equação para a série deBalmer se estendeu para a equação de Rydberg:
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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Fonte: Márcia R. Gallas (FIS01184)– IF-UFRGS
(n = ni e k = nf)
http://www.if.ufrgs.br/~marcia/MQ_aula1_2009_impressao.pdf
http://www.if.ufrgs.br/~marcia/MQ_aula1_2009_impressao.pdf
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• Espectros.
➢ Exemplo: Dada a Equação de Ridberg. Qual o comprimento de
onda entre ni =3 e nf =2 ?
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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Fonte: https://noic.com.br/olimpiadas/quimica/curso-noic-de-quimica-basica/aula-1-atomistica/
https://noic.com.br/olimpiadas/quimica/curso-noic-de-quimica-basica/aula-1-atomistica/
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➢ Nos resultados da formulação matemática do átomo de Bohr
➢ Estabelece os orbitais (raios permitidos)
r = a0n2 a0 = 5,2917 x 10
-11 m
➢ Energia de cada estado estacionário
Assim,
➢ Explica o espectro de emissão atômico do Hidrogênio.➢ Introduziu pela primeira vez o conceito de quantificação para as
partículas subatômicas.
• Espectros.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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➢ A emissão de linhas duplas no espectro de
Hidrogênio
➢ Pelo Modelo Atômico de Bohr-Sommerfeld temos que:
As Orbitais elípticas
• Espectros.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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14Fonte: https://www.slideshare.net/LaraLdia1/modelos-atmicos-72962195
https://www.slideshare.net/LaraLdia1/modelos-atmicos-72962195
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• Conforme Louis D Broglie:
“Todos os objetos em movimento apresentam propriedades
ondulatórias”.
➢ Desenvolveu uma equação para uma partícula em
velocidade “V”, diferente da velocidade da luz.
Assim,
➢ Se tenho uma partícula em movimento, posso calcular o
comprimento de onda.
• Espectros – Elétron Ondulatório.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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ELÉTRON
PARTÍCULA ONDA
➢ Dualidade Partícula-onda
➢ De Broglie transpôs o comportamento partícula-onda para
uma partícula de massa “m”.
• Espectros – Elétron Ondulatório.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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➢ Princípio da Incerteza de Heisenberg
“É impossível determinar simultaneamente a posição e
a energia do elétron”.
➢ Erwin Schrödinger – Mecânica ondulatória
“Se o elétron apresenta um comportamento ondulatório,
então pode ser tratado como uma onda estacionária”.
➢ Exemplo: A vibração de uma corda entre dois extremos
fixos.
• Espectros.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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➢ Existem diferentes tipos de vibrações e com uma energia
característica que podem ser quantizadas.
Assim,
➢ O elétron é estudado como uma onda estacionária,
que vibra em dimensão atômica.
• Espectros – Elétron Ondulatório.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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➢ Teoria Atômica de Schrödinger - apresenta uma função
de onda que descreve o comportamento do elétron.
Ψ Função de onda
Equação diferencial Série de soluções
Números Quânticos
ORBITAL
• Espectros – Elétron Ondulatório.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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Números Quânticos
➢ Número quântico principal (n) – nível
de energia em que se encontra o orbital.
n = 1,2, 3, 4.......
• Espectros – Elétron Ondulatório.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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20Fonte:https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/06/Introdu%c3%a7%c3%a3o-%c3%a0-Mec%c3%a2nica-Qu%c3%a2ntica-III.pdf
Fonte:http://tudodeconcursosevestibulares.blogspot.com/2013/03/atomos-elemento-materia-molecula-e.html
https://www.ufjf.br/quimica/files/2015/06/Introdu%c3%a7%c3%a3o-%c3%a0-Mec%c3%a2nica-Qu%c3%a2ntica-III.pdfhttp://tudodeconcursosevestibulares.blogspot.com/2013/03/atomos-elemento-materia-molecula-e.html
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➢ Numero quântico - de
momento angular (secundário
ou azimutal) (ℓ) – define a forma
do orbital.
(ℓ) = 0, 1, 2, 3
• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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21Fonte: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/numeros-quanticos.htm
https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/numeros-quanticos.htm
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• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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22Fonte:https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/numeros-quanticos.htm
Fonte: http://quimicabakana.blogspot.com/2012/11/atomos-part-2.html
https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/numeros-quanticos.htmhttp://quimicabakana.blogspot.com/2012/11/atomos-part-2.html
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➢ Numero quântico magnético (ml) – define a orientação doorbital no espaço. É limitado pelo valor do número quânticosecundário.
-3, -2 , -1, 0 +1, +2, +3
• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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ml = 00
00ml = 0 +1-1 0
0 0 0 0 0ml = -2 -1 0 +1 +2
• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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Fonte: https://maestrovirtuale.com/orbitais-atomicos-em-que-consistem-e-tipos/
https://maestrovirtuale.com/orbitais-atomicos-em-que-consistem-e-tipos/
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1s : n=1l=0m=0
2s : n=2l=0m=0
3s : n=3l=0m=0
• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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Fonte: https://socratic.org/chemistry/the-electron-configuration-of-atoms/arrangement-of-electrons-in-orbitals-spd-and-f
https://socratic.org/chemistry/the-electron-configuration-of-atoms/arrangement-of-electrons-in-orbitals-spd-and-f
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n=2l=1m= -1, 0, =1
• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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26Fonte: http://5.e4.standaardportaal.nl/p-orbital-diagram.html
http://5.e4.standaardportaal.nl/p-orbital-diagram.html
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➢ Número quântico SPIN – representa o sentido de
rotação do elétron no seu próprio eixo.
• Números Quânticos.
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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Fonte: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/numeros-quanticos.htm
https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/numeros-quanticos.htm
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• Espectros.
➢ Exercício 1. Use a fórmula de Rydberg para o hidrogênio atômico ecalcule o comprimento de onda da transição entre n = 4 e n = 2.Qual é o nome dado à série espectroscópica a que esta linhapertence? Determine a região do espectro na qual a transição éobservada. Se a transição ocorre na região visível do espectro, quecor é emitida? Calcule o comprimento de onda para transição doestado n = 5 ao estado n = 2 e identifique a linha espectral.
✓ Resolução 1:
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(a) e (b)
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• Exercício 2. Quais são os números quânticos que caracterizam oestado quântico de um elétron?
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• Exercício 3. Informe o conjunto de números quânticos quecaracterizam o elétron mais energético do potássio K.
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Exercício 4. (Ufpb-07) - Dentre os conjuntos de números quânticos{n,ℓ,m,s} apresentados nas alternativas a seguir, um deles representanúmeros quânticos NÃO permitidos para os elétrons da subcamadamais energética do Fe(II), um íon indispensável para a sustentação davida dos mamíferos, pois está diretamente relacionado com arespiração desses animais. Esse conjunto descrito corresponde a:
(a) {3, 2, 0, 1/2}
(b) {3, 2, - 2, -1/2}
(c) {3, 2, 2, 1/2}
(d) {3, 2, - 3, 1/2}
(e) {3, 2, 1, 1/2}
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Dado: Fe (Z=26)
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Exercício 5. (UFT) - Quais são os quatro números quânticosprincipal(n), azimutal (l), magnético (ml) e de momento angularorbital (ms), para a configuração 4p2?
a) n = 4; l = 0; ml = 0; ms = –1/2
b) n = 4; l = 0; ml = –1; ms = –1/2
c) n = 4; l = 1; ml = –1; ms = +1/2
d) n = 4; l = 1; ml = 0; ms = +1/2
Unidade 4–Espectros e Número Quântico .
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• Básica:
1. RUSSEL, J. B. Química Geral. Vol. 1 e 2, 2ª ed. São Paulo: Pearson
Makron Books, 1994.
• Complementar:
1. ATKINS, P.W. Princípios de Química: Questionando a vida
moderna e o meio ambiente. 3ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
2.BROWN, L. T.; LEMAY JR., H. E.; BURSTEN, B. E. Química: A
ciência central. 9ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
Bibliografia.
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