Aula 01 - Estrutura Atômica - Prof. Nelson (Area 1)

Química Geral e Experimental

1º. Sem./2010Engenharias

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3

Apresentação do Curso

ENGENHARIAS

PROGRAMA DE DISCIPLINA

DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL

CURSO: CARGA HORÁRIA: 60 H SEMESTRE:

2010.1PROFESSOR: NELSON VIRGÍLIO DE CARVALHO FILHO

Calendário Acadêmico

Início: 29/01

Término:

Objetivos

5

• GERAL• A importância da química no desenvolvimento de novas

tecnologias (combinar e selecionar materiais). • Evolução dos modelos atômicos, entender os diferentes tipos de

combinações químicas, a partir da compreensão mais profunda sobre a estrutura atômica e de sua influência nas propriedades dos materiais.

• Propriedades dos elementos químicos à sua posição na tabela periódica.

• Diferenciar ligações iônicas, ligações covalentes e ligações metálicas, correlacionado-as às propriedades dos materiais.

• Fundamentos dos processos eletroquímicos, suas aplicações industriais e sua importância para a correta seleção de materiais metálicos e não metálicos usados nos projetos de estruturas e equipamentos

• Identificará as principais funções inorgânicas e orgânicas e suas diferentes aplicações.

Objetivos

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ESPECÍFICOS• Consolidar os conhecimentos sobre a evolução dos modelos

atômicos • Correlacionar as principais propriedades dos elementos

químicos à sua posição na tabela periódica, • Diferenciar ligações iônicas, ligações covalentes e ligações

metálicas (propriedades dos materiais). • Selecionar materiais metálicos e não metálicos (fundamentos

dos processos eletroquímicos e aplicações industriais). • Identificar as principais funções inorgânicas e orgânicas e

suas diferentes aplicações. • Diagnosticar os modelos atômicos relacionando os diferentes

tipos de combinações químicas com a influência sobre as propriedade dos materiais.

Programa – I Unid.

7

1. Estrutura Atômica2. Periodicidade Química 3. Estrutura Atômica e Espectroscopia - Teste

de Chama 4. Ligações Químicas 5. Estados Físicos da Matéria

Avaliação: Prova dia -

Programa – II Unid.

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6. Tipos de Sólidos Cristalinos (iônicos; covalentes; moleculares; metálicos)

7. Eletroquímica 8. Células Galvânicas e Células Eletrolíticas 9. Funções Inorgânicas: ácidos, bases, sais e

óxidos. 10.Funções Orgânicas: hidrocarbonetos

saturados e insaturados, compostos oxigenados, nitrogenados e sulfurados.

Avaliação: A definir

Nesta Aula Veremos ...

• Apresentação do Curso

• Aula 1 – Estrutura Atômica

• Evolução do Modelo Atômico

• Modelo Quântico

• Introdução a Práticas em Laboratório

Bibliografia

10

Básica

• CHAMIZO, J.A.; GARRITZ, A. Química Geral e Experimental. São Paulo: Prentice-Hall Pearson Educacional, 2003.

• BRADY, James E. HUMISTON, Gerard E. Química Geral - Vol.1. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

• KOTZ, John C.; TREICHEL, Paul Jr. Química e Reações Químicas. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.

Complementar

• BROWN, Lawrence S e HOLME, Thomas A.- Química Geral Aplicada à Engenharia – Ed. CENGAGE Learning

Introdução

11

• Por que estudar Química Geral num Curso de Engenharia ?

• 1

• 2

• 3

12

Estrutura Atômica

Evolução dos Modelos

Mas afinal, de que é mesmo

formado a matéria?

Não é de hoje que as pessoas  perguntam:

"Do que o mundo é feito?" e

"O que o mantém unido?"

13

Estrutura Atômica

Linha do Tempo

14

Estrutura Atômica

Linha do Tempo

15

Estrutura Atômica

Os Gregos

16

Estrutura Atômica

Os Gregos

DEMÓCRITO (400 AC)

Ao contrário das idéias defendidas por Aristóteles, partidário da divisibilidade

infinita da matéria, Eu e o LÉUCIPO, defendemos que há um limite de divisibilidade e denominamos de

“ATOMO”, A = sem e TOMO = divisão a essa menor partícula constituinte dos

vários materiais formadores do Universo concreto. Mas não dá prá

provar :-)))

Pergunta Fácil: O termo "átomo" é uma expressão errada. Por que?

17

TALES DE MILETO (450

AC)

Atritando uma resina vegetal (âmbar) contra a lã de um tecido de couro observei que a resina

atraía os pelos da lã. Esse fato me despertou a

curiosidade para a existência de cargas na matéria!

Do grego, âmbar = elektron

Estrutura Atômica

Os Gregos

18

Estrutura Atômica

Lavoiseier (1743 – 1794)

A soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos de uma reação - Lei de Conservação das Massas

Tratado Elementar da Química (33 elementos) 4 elementos !?

Lavoisier, o pai da Química moderna, foi acusado de

corrupção pela Revolução Francesa e guilhotinado.

Na natureza nada se cria,

nada se perde, tudo se

transforma

Por que exatamente nada se perder e tudo se transforma?

O que poderia existir de tão essencial no coração da materia capaz de resistir até mesmo ao fogo?

19

Estrutura Atômica

Evolução dos Modelos

20

Estrutura Atômica

Modelo de Dalton

Em 1808, o inglês John Dalton propôs um modelo de átomo onde pregava as seguintes idéias:

Basicamente, minha Teoria diz o seguinte:

- os átomos são formados por minúsculas esferas “maciças”, indestrutíveis e

indivisíveis- átomos com mesma massa e tamanho

constituem um “elemento químico”,- a combinação de átomos diferente, em “proporções inteiras” origina substâncias

diferentes.

21

Estrutura Atômica

Modelo de Dalton

Eu adoro essas

bolinhas!

22

Entra em cena a eletricidade...

Em 1786...

Luigi Galvani observa a “eletricidade

animal”.

E, em 1800...

... Alessandro Volta desenvolve a pilha.

Estrutura Atômica

Natureza Elétrica da Matéria

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Estrutura Atômica

Natureza Elétrica da Matéria

Descargas elétricas em gases a baixa pressão

“Gases de um modo geral não conduzem corrente elétrica quando à pressão ambiente (veja foto)”.

“No entanto quando submetidos a baixas pressões, eles podem tornar-se condutores elétricos” (Willam Crookes – 1879)

Como foi descoberto ?

Utilizando tubo de vidro denominado “ampolas de Crooker” – arco elétrico

24

Estrutura Atômica

Natureza Elétrica da Matéria

24

“Há indícios de que os átomos possam ser constituídos por partículas ainda menores”.

Estudando tubos com gases rarefeitos (baixa pressão), submetidos a altas tensões elétricas...

... William Crookes acreditou ter encontrado um quarto estado da matéria, ao qual ele chamou de “matéria radiante”.

Ampolas de Crookes: ampola de vidro ligada a uma bomba de vácuo, com duas pontas de metálicas (eletrodos) em cada extremidade ligadas a uma bateria.

25

Estrutura Atômica

Modelo de Thomson

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Estrutura Atômica

Modelo de Thomson

Os “raios ” são um fluxo de minúsculas partículas que, emitidas do cátodo, viajam em linha reta.

( Thomson, 1887)

Os “raios ” são um fluxo de minúsculas partículas que, emitidas do cátodo, viajam em linha reta.

( Thomson, 1887)

Os raios catódicos movimentam um “catavento” de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.

Os raios catódicos movimentam um “catavento” de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.

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Estrutura Atômica

Modelo de Thomson

Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta

Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta

Os raios catódicos são desviados no sentido da placa carregada positivamente, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.

Os raios catódicos são desviados no sentido da placa carregada positivamente, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.

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Estrutura Atômica

Modelo de Thomson

Tais resultados foram observados qualquer que fosse o gás e o metal que constituía os eletrodos e Thomson conclui ...

Os “raios ” são um fluxo de minúsculas partículas que, emitidas do cátodo em direção ao ânodo, viajam em linha reta. Também são dotadas de momento, ou seja, têm massa e velocidade. O feixe de raios catódicos é atraído por  um campo elétrico positivo. Portanto, os raios catódicos possuem carga negativa

Tais partículas foram chamadas de elétrons.

Em homenagem a Tales de Mileto:

Do grego, âmbar=elektron

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Estrutura Atômica

Modelo de Thomson

Em 1898, Thomson sugeriu que um átomo poderia ser uma esfera carregada positivamente, na qual alguns elétrons estariam “incrustados”.

“modelo do pudim de passas”.

Esse negócio de modelo atômico

me dá uma fome!!!

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Estrutura Atômica

Descoberta do Próton

Então, se os elétrons são negativos e a matéria é eletricamente neutra...Em 1886, usando um tubo de Crookes modificado, no qual o cátodo possuía uma fenda localizado próximo ao meio do tubo...

...Goldstein observou um fluxo incandescente, que parecia começar na fenda e mover-se em direção ao ânodo.

E constatou que os “raios canais” consistiam de partículas carregadas positivamente.

Assim ao final do século XIX, com a descoberta do próton e do elétron, já estava comprovado que o átomo é divisível. Logo um novo modelo se fazia necessário ... Qual ?

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Estrutura Atômica

A Radioatividade

• O fenômeno da radioatividade foi descoberto pelo físico frances Henri Becquerel, em 1896. Becquerel, realizou vários estudos e verificou que sais de urânio emitiam radiação semelhante à dos Raios-X, impressionando chapas fotográficas

• Sendo o átomo, até então, completamente maciço, como explicar tal fenômeno?

• Qual a carga das partículas radioativas: negativa, positiva ou neutra? Qual sua massa?

32

Estrutura Atômica

A Radioatividade

Marie Cure, estimulada pelas descobertas dos Raios-X, feitas por Roentgen, e das radiações de urânio por Becquerel, iniciou trabalhos de pesquisa que a levariam a identificar três tipos de emissão radioativa: alfa, beta e gama. Foi ela também que criou o nome Radioatividade

Marie Curie(1867-1934)

33

Estrutura Atômica

Modelo Rutherford

Ernest Rutherford (1871 – 1937)

O que deve acontecer se um

feixe de partículas alfa incidir sobre

uma fina lâmina de um metal ?

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Estrutura Atômica

Modelo Rutherfordfin

a lâmin

a de o

uro

(0,0001 mm

)

tela protetora revestida de sulfeto de zinco (ZnS

).

"po

lôn

io"

(Po

), c

on

tid

o n

um

blo

co d

e ch

um

bo

(P

b)

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Estrutura Atômica

Modelo Rutherford

Proposta de Rutherford para Explicar as Observações do Experimento:

SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR

• O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que 1 elétron.

36

Estrutura Atômica

Modelo Rutherford

SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR

• Os elétrons (negativos) girando ao redor do núcleo (positivo), pois sem movimento os elétrons (-) seriam atraídos pelo núcleo (+) colisão desintegração

Porém ... uma contradição no modelo atômico de Rutherford.

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Estrutura Atômica

Modelo Rutherford

Segundo a teoria clássica do eletromagnetismo, uma carga elétrica em movimento acelerado emite energia (perde energia) na forma de ondas eletromagnéticas. O elétron em movimento circular estaria sujeito à aceleração centrípeta e iria emitir energia até cair no núcleo. O sistema atômico entraria em colapso e a matéria estaria comprometida na sua estrutura básica.

Mas isso não ocorre ...

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Estrutura Atômica

Modelo Rutherford

•Como sair desse impasse ?

•A solução começo a surgir com o desenvolvimento da mecânica ondulatória.

•Assim, em 1913, Niels Bohr criou um novo modelo atômico baseado em espectros de emissão.

• Para entender melhor o que vem pela frente, vamos dar uma olhada no estudo da sondas em especial a a

luz.• Era preciso ajustar o modelo ou reformular a física. A essas alturas já eram conhecidas as explicações inovadoras do corpo negro, pela criação do quantum de Planck e do efeito fotoelétrico. Era provável que o movimento orbital do elétron fosse explicado com conceitos estranhos à física clássica.

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Estrutura Atômica

Ondas Eletromagnéticas

Energia radiante (ou eletromagnética) possui

caráter ondulatório.Velocidade de propagação.

Comprimento de onda.

Freqüência

c = x

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Estrutura Atômica

Ondas Eletromagnéticas

Propriedades das ondas ...

Luz

c = . v = .

v = vel. propagação da onda

c = vel. da luz (vácuo) = 3x108 m/s

= comprimento de onda

T = período = 1 / = frequência da radiação emitida (ciclos/seg)

num. de onda (cm -1)

41

Estrutura Atômica

Ondas Eletromagnéticas

São ondas formadas pela oscilação simultânea de um campo elétrico e um campo magnético perpendiculares entre si e que transmitem energia eletromagnética.

Ex.: LUZ

... e se propaga com velocidade constante :(c) = 300.000 km/seg.

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Estrutura Atômica

Ondas Eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas transportam energia que é diretamente proporcional a frequência de onda (efeito fotoelétrico)

E α

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Estrutura Atômica

Decomposição da Luz

44

Estrutura Atômica

Decomposição da Luz

• Qual a diferença entre as cores ?

• Vermelho - = 700 nm• Amarelo - = 580 nm• Verde - = 530 nm

1 nm = 10-9 m

Comprimento de onda. Freqüência

c = x

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Estrutura Atômica

Espectro Eletromagnético

46

Estrutura Atômica

Espectro Descontínuo

47

Estrutura Atômica

Espectro Descontínuo

• A espectroscopia, tinha uma indicação, era a estranha distribuição das raias ou linhas dos diferentes espectros de diferentes elementos.

48

Estrutura Atômica

Espectro Eletromagnético

Pois bem, no início do século XX surgiu a seguinte pergunta ...

... Estariam essas raias do espectro descontínuo ligadas à estrutura atômica ?

Veja as cenas dos próximos capítulos ...

49

Estrutura Atômica

Espectro Eletromagnético

No início do século XX...

Max Planck Albert Einstein

... foi demonstrado que a energia é “quantizada”, sendo enviada em “pacotes” de ondas carregadas pelos fótons.

A energia de um fóton é calculada pela expressão:

Em que “h” é a constante de Planck = 6,63 x 10 -34 J x s.E = h .

Em 1913, o cientista dinamarquês Niels Bohr, aprimorou o modelo atômico de Rutherfford, utilizando a Teoria de Max

Planck

50

Estrutura Atômica

Espectro Eletromagnético

Já sabemos que: e:

Então: Efóton = h x c

“A energia de um fóton é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda (“c” e “h” são constantes).

Haveria alguma relação entre a energia de um elétron e o comprimento de onda da luz emitida por um átomo?

c = x E = h x

= c /

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Estrutura Atômica

Modelo de Bohr

Niels Bohr

• Os elétron se movem ao redor do núcleo em um no. limitado de órbitas bem definidas – “órbita estacionária”.• movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia•Ao saltar de uma órbita estacionária p/ outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade de energia bem definida, chamada “quantum” de energia

52

Estrutura Atômica

Modelo de Bohr

53

Estrutura Atômica

Modelo de Bohr

54

Estrutura Atômica

Modelo de Bohr

máx. e-

K 2

L 8

M 18

N 32

O 32

P 18

Q 2

• Estudos posteriores mostraram que os orbitais eletrônicos (de todos os átomos) se agrupavam em 7 camadas

Em cada camada os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia (níveis de energia) e só pode conter um número máximo de elétrons

KLMNOPQ 2 8 18 32 32 18 2

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Estrutura Atômica

Espectro Descontínuo

• Considerando que os elétrons só podem soltar entre órbitas bem definidas, é fácil entender por que nos espectros descontínuos aparecem sempre as mesmas raias de cores também bem definidas• Assim nasceu o modelo atômico de Rutherord-Bohr (1913), onde diz-se também que os elétrons obedecem a mecânica quântica e não a mecânica clássica, como se pensava antes de Bohr

Explicação para os Espectros Descontínuos

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Estrutura Atômica

Espectro Descontínuo

57

Estrutura Atômica

Espectro Descontínuo

... ou Atômico

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Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

• Novas Observações novos experimentos novas conclusões

Em cada camada os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia (níveis de energia) e só pode conter um número máximo de elétrons

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Bohr foi capaz de obter a equação de Rydberg (série de Balmer), bem como o valor numérico da constante usada naquela expressão (R).

Infelizmente sua teoria apresentou falhas, mas o uso do conceito de energia quantizada para o elétron tem sobrevivido até hoje.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

60

Estudando o espectro de emissão do átomo de hidrogênio com técnicas mais avançadas:

Arnold Sommerfeld percebeu que as linhas espectrais não eram únicas, mas formadas por conjuntos de linhas muito próximas umas das outras.

Isso ajudou a corrigir problemas apresentados pelo modelo proposto por Niels Bohr.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

61

Para várias linhas espectrais, várias órbitas...

Sommerfeld utilizou um número, chamado de “número quântico secundário ou azimutal” (l) para representá-las.

Para cada “n”, n possíveis valores de “l”.

Foi determinado que o número máximo de elétrons num subnível é dado por: 2 (2 l + 1).

Subníveis de energia.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

62

Estrutura Atômica

Modelo de Sommerfeld

63

Aos subníveis foram dados nomes:

Esses nomes são relativos aos orbitais correspondentes (falaremos neles daqui

a pouco).

Nome Valor de “l”

Capacidade 2 (2 l + 1)

“s” (sharp) 0 2

“p” (principal) 1 6

“d” (diffuse) 2 10

“f” (fundamental) 3 14

“g” 4 18

“h” 5 22

“i” 6 26

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

64

Se, em cada nível de número quântico principal “n” existem “n” subníveis:

K : 1

L : 2

M : 3

N : 4

O : 5

P : 6

Q : 7

NÍVEIS Subníveis

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f 5g

6s 6p 6d 6f 6g 6h

7s 7p 7d 7f 7g 7h 7i

Capacidade máxima

2

8

18

32

50

72

98R : 8 8s 8p ... 128

x = 2 n2

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

65

Como “ordenar” os subníveis de energia?

ESTABILIDADE

Suponha que, num átomo de hidrogênio, um elétron receba energia e “salte” para o subnível 4s:

1s

4s

Ao retornar à posição original, o elétron libera energia na forma de onda eletromagnética...

1s

4s

...cujo comprimento de onda () é de 97,2 nm.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

66

A freqüência correspondente () é calculada por:

= c /

= 3,00 x 109 m/s / 97,2 x 10-9 m.

= 3,09 x 1015 s-1 ou 3,09 x 1015 Hz.Mas a energia do fóton é dada por:

E = h x

Então:E = 6,63 x 10-34 J x s x 3,09 x 1015 s-1.

E = 2,05 x 10-18 J ou 12,8 eV.1s

4s

E = 12,8 eV.

Fazendo o mesmo para os demais subníveis, é possível colocá-los em ordem crescente de energia.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

67

Princípio Aufbau.

“Se adicionarmos 1 elétron a um átomo com número atômico Z, teremos a configuração do elemento com número atômico (Z + 1).”

Subníveis

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f 5g

6s 6p 6d 6f 6g 6h

7s 7p 7d 7f 7g 7h 7iLinus C. Pauling

(1901 – 1994)

K : 1

L : 2

M : 3

N : 4

O : 5

P : 6

Q : 7

NÍVEIS

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

68

Observe um exemplo de distribuição eletrônica por subníveis (Princípio Aufbau):

Seja o elemento Fe (Z = 26):Subníveis

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f 5g

6s 6p 6d 6f 6g 6h

7s 7p 7d 7f 7g 7h 7i

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Caso fosse o cátion Fe2+:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Em ordem de camadas:

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

69

A idéia de órbita é questionada...

Werner Heisenberg (1901 – 1976)

“É impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron”

(Princípio da Incerteza).

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

70

E também o comportamento do elétron...

Louis de Broglie (1892 – 1987)

“Se ondas eletromagnéticas comportam-se como partículas, uma partícula em movimento deve ter características ondulatórias”.

E = m x c2.

E = h x

m x c2 = h x

Mas, c = x

Então:

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

= hm x v

71

Então, se não há órbita...

Esse é o conceito de orbital.

Usando equações de onda...

Erwin Schrödinger (1887 – 1961)

Schrödinger consegue descrever o elétron num átomo de hidrogênio...

...e, juntamente com Heisenberg, é considerado fundador da mecânica quântica.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

“Existe uma região em torno do núcleo na qual a

probabilidade de se encontrar um elétron é máxima”.

72

Se a eletrosfera está “dividida” em níveis...

K

L

M

N...esses em subníveis...

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

... e os subníveis em orbitais...

... quantos elétrons “caberiam” num orbital?

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

73

Átomos de prata têm um elétron desemparelhado (isolado, pelo Princípio de Aufbau):

O fato de eles sofrerem desvio ao passar em um campo magnético significa que são dotados de “spin”.

Wolfgang Pauli (1900 – 1958)

“Um orbital comporta no máximo dois elétrons, desde que tenham spins contrários (antiparalelos)”.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

74

Isso é explicado porque...

Repulsão elétrica

Atração magnéticaPortanto, não importa o formato do orbital, sua capacidade máxima é sempre a mesma.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

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Falando em formatos...

http://winter.group.shef.ac.uk/orbitron/AOs/1s/index.htmlOrbitron - Quer conhecer os formatos dos orbitais atômicos, inclusive os orbitais g? Quer observar como ocorre a formação dos orbitais moleculares? EM INGLÊS

http://www.webelements.com/

http://www.chm.davidson.edu/vce/AtomicOrbitals/AtomicOrbitals.htmlSítio interessante composto de vários aplicativos em java que permitem a visualização (realidade virtual) de várias experiências. Um dos pontos mais fortes é a visualização dos orbitais atômicos, moleculares e das células unitárias dos retículos cristalinos dos metais e dos sólidos iônicos.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

76

77

Orbitais “d”

Orbital “f”

Representação esquemática de um orbital qualquer:

Elétrons com spins contrários.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

78

Temos, então, um “panorama” da eletrosfera de um átomo:

... que são formados por subníveis...

K

L

M

N

Existem os níveis...

1s

2s 2p

4s

3s 3p 3d

4p 4d 4f

... e esses pelos orbitais...

...que comportam no máximo dois elétrons cada um.

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

79

Cada elétron num átomo é “identificado” por um conjunto de nos. quânticos:

“Não existem dois elétrons num átomo com o mesmo conjunto de números quânticos (Princípio da Exclusão de Pauli)”.

Nome Símbolo Característicaespecificada

Informaçãofornecida

Valores possíveis

Principal n Nível Distância emrelação ao

núcleo

1, 2, 3, 4, 5, 6, ...

Secundário(azimutal)

l Subnível Forma do orbital

0, 1, 2, 3, ... (n-1)

Magnético ml Orbital Orientaçãodo orbital

- l, ..., 0, ..., +l

Spin ms Spin Spin + 1/2, - 1/2

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

80

Finalmente, vejamos a distribuição de elétrons por orbitais:

15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Subnível mais energético.

“Os elétrons num mesmo subnível tendem a permanecer em orbitais separados com spins paralelos”.

“REGRA DE HUND”

27Ni: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 n = 3

l = 2

m = - 1 s = + 1/2 ou – 1/2

Estrutura Atômica

Modelo Orbitais Atômicos

81

Estrutura Atômica

Espectro de Emissão

82

Estrutura Atômica

Espectro de Emissão

83

Estrutura Atômica

Modelo Quântico Atual

84

Estrutura Atômica

Descoberta do Nêutron

James Chadwick

O Físico Británico James Chadwick ganhou o Prêmio Nobel de Física en 1935 pelo descobrimento do neutrón. Esta descoberta contribuiu para o desenvolvimento da fissão nuclear e da bomba atómica.

próton

elétronnêutro

n

85

Estrutura Atômica

Partículas Sub-atômicas

próton

elétronnêutro

n

86

Estrutura Atômica

Novas Partículas Sub-atômicas

87

Estrutura Atômica

No. Atômico e No. de Massa

A = Z + A = Z + NN

Z NÚMERO ATÔMICO: é o número de prótons que um átomo possui.

A NÚMERO DE MASSA: representa a massa aproximada de um átomo.

N NÚMERO DE NÉUTRONS: é o número de néutrons que o átomo possui.

Z = eZ = e--

““átomo átomo

neutro”neutro”

88

Estrutura Atômica

Elementos Químicos

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Estrutura Atômica

Isótopos

NM NÚMERO DE MASSA: média ponderada da abundância dos isótopos que ocorrem naturalmente (os artificiais não entram), exemplo:

O NM = (99,7%.16 + 0,04%.17 + 0,2%.18)/100% = 15,99..

90

Estrutura Atômica

Isótopos do Hidrogênio

(*) radioativo

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Estrutura Atômica

Isótopos Radioativos

92

Estrutura Atômica

Isoátomos

93

Estrutura Atômica

Ións

94

Estrutura Atômica

Átomos e Ínos

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Onde Estudar a Aula de Hoje

No Livro

• Q.Geral Ap. a Eng. – Cap. ...

Na Internet

• A Aventura das Partículas - http://www.sprace.org.br/AventuraDasParticulas/index.html

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Na Próxima Aula Veremos ...

Aula 2 - Periodicidade Química

2.1 - Lei Periódica; 2.2 - Tabela periódica moderna; 2.3 - Propriedades Periódicas.

Química Geral e Exp

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Contato

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Prof. Nelson Virgilio

Engenheiro Químico – UFBAEsp. Processos Petroquímicos e Eng.

Química (Bolonha-Itália)

nelsonvcf@hotmail.com