A estrutura atômica - UFJF · 2019-04-04 · • O átomo consite de entidades neutras, positivas e negativas (prótons, elétrons e nêutrons). • Os prótons e nêutrons estão

• O átomo consite de entidades neutras, positivas e negativas

(prótons, elétrons e nêutrons).

• Os prótons e nêutrons estão localizados no núcleo do átomo, que é

pequeno. A maior parte da massa do átomo se deve ao núcleo.

– Pode haver um número variável de nêutrons para o mesmo

número de prótons. Os isótopos têm o mesmo número de

prótons, mas números diferentes de nêutrons.

• Os elétrons estão localizados fora do núcleo. Grande parte do

volume do átomo se deve aos elétrons.

A estrutura atômica

A estrutura atômica

Isótopos, números atômicos e números de massa

• Número atômico (Z) = número de prótons no núcleo.

• Número de massa (A) = número total de núcleons (prótons e

nêutrons).

• Por convenção, para um elemento X, escreve-se AZX.

168O: 8 prótons + 8 nêutrons

• Encontramos o Z na tabela periódica.

A visão moderna da estrutura atômica


• Isótopos têm o mesmo Z, porém A é diferente.

16



18




11H: 1 próton

2

1H: 1 próton + 1 nêutron Deutério

3

1H: 1 próton + 2 nêutrons Trítio

235

92U: 92 prótons + 143 nêutrons (0,7%)

238

92U: 92 prótons + 146 nêutrons (99,3%)


A escala de massa atômica

• A massa do 12C é 1,992648 x 10-23 g.

• Definimos: a massa de 12C = exatamente 12 u.

• Usando unidades de massa atômica:

1 u = 1,66054 x 10-24 g

1 g = 6,02214 x 1023 u

Pesos atômicos

Massas atômicas médias

• A massa atômica relativa: massas médias dos isótopos:

– O C natural: 98,892 % de 12C + 1,107 % de 13C.

• A massa média do C:

• (0,9893)(12 u) + (0,0107)(13,00335 u) = 12,01 u

• A massa atômica é também conhecida como massa atômica média.

• As massas atômicas médias estão relacionadas na tabela periódica.

Pesos atômicos

O Enxofre é encontrado como uma mistura isotópica composta por:

95,02% de 32S (massa atômica = 31,972 u)




Calcule a massa atômica do enxofre.

Pesos atômicos

Massas atômicas médias Abundância Isotrópica






Calcule a massa atômica do enxofre:

(0,9502 x 31,972) +

Pesos atômicos








(0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) +

Pesos atômicos








(0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) + (0,0421 x 33,968) +

Pesos atômicos








(0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) + (0,0421 x 33,968) +

+ (0,0002 x 35,967)

Pesos atômicos








(0,9502 x 31,972) + (0,0075 x 32,972) + (0,0421 x 33,968) +

+ (0,0002 x 35,967) = 32,06 u

Pesos atômicos







Pesos atômicos


(95,02 x 31,972) + (0,75x32,972) + (4,21x33,968) + (0,02x35,967)

100

Propriedade periódica dos

elementos

O2(g)

O: [He]2s22p4

S8(s)

S: [Ne]3s23p4

• Em 1800, haviam 31 elementos conhecidos.



• Como organizar 115 elementos diferentes de forma que possamos

fazer previsões sobre elementos não descobertos?

O desenvolvimento da tabela periódica

• Ordenar os elementos de modo que reflita as tendências nas propriedades químicas e físicas.

• A primeira tentativa (Mendeleev e Meyer) ordenou os elementos em ordem crescente de massa atômica.

• Faltaram alguns elementos nesse esquema.

Exemplo: em 1871, Mendeleev observou que a posição mais adequada para o As seria abaixo do P, e não do Si, o que deixou um elemento faltando abaixo do Si. Ele previu um número de propriedades para este elemento. Em 1886 o Ge foi descoberto. As propriedades do Ge se equiparam bem à previsão de Mendeleev.

O desenvolvimento da tabela periódica

Dimitri Ivanovich Mendeleev

(1834-1907)

Configurações eletrônicas e a tabela periódica

Regra mnemônica para o preenchimento dos orbtiais por elétrons

Comece aqui e siga as setas completando

com o número de elétrons necessários

Subnível s: máximo 2 elétrons

Subnível p: máximo 6 elétrons

Subnível d: máximo 10 elétrons

Subnível f: máximo 14 elétrons

Configurações eletrônicas e a tabela periódica

• A carga nuclear efetiva é a carga nuclear sentida por um elétron

em um átomo polieletrônico.

• A carga nuclear efetiva não é igual à carga no núcleo devido ao

efeito dos elétrons internos.

• Os elétrons estão presos ao núcleo, mas são repelidos pelos

elétrons que os protegem da carga nuclear.

Propriedades periódicas: Carga nuclear efetiva

Carga nuclear efetiva

Elétrons externos

não exercem efeito

algum sobre a carga nuclear

efetiva dos elétrons internos

Núcleo carregado positivamente

Elétron(s) de interesse Elétrons entre os elétrons de interesse

e o núcleo “cancelam” alguma carga

positiva do núcleo: exercem sobre os

elétrons de interesse um efeito de

blindagem da carga nuclear.

• A carga nuclear sofrida por um elétron depende da sua distância do

núcleo e do número de elétrons mais internos.

• Quando aumenta o número de elétrons “protetores” (S), a carga

nuclear efetiva (Zef) diminui.

Zef = Z - S


S (“Shield”, escudo, proteção)

“blindagem”


Zef = Z - S

Li (Z=3): 1s2 2s1 Zef = 3 – 2 = 1

Be (Z = 4): 1s2 2s2 Zef = 4 – 2 = 2

B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1 Zef = 5 – 2 = 3

C (Z = 6): 1s2 2s2 2p2 Zef = 6 – 2 = 4

N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3 Zef = 7 – 2 = 5

O (Z = 8): 1s2 2s2 2p4 Zef = 8 – 2 = 6

F (Z = 9): 1s2 2s2 2p5 Zef = 9 – 2 = 7

Ne (Z = 10): 1s2 2s2 2p6 Zef = 10 – 2 = 8


Zef = Z - S

N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3 Zef = 7 – 2 = 5

P (Z = 15): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Zef = 15 – 10 = 5

As (Z = 33): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 Zef = 33 – 28 = 5

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3


Zef = Z - S

N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3 Zef = 7 – 2 = 5

P (Z = 15): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Zef = 15 – 10 = 5

Quem sente a maior carga nuclear efetiva:

um elétron na 2ª camada do N ou um elétron na 2ª camada do P?

N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3

P (Z = 15): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Os elétrons s têm maior penetração no átomo, portanto, maior

poder de blindagem.

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