Capítulo 6 – Estrutura eletrônica dos átomos

Alunos: Matheus Silva Franco nº 17016 Ricieri Lima de Oliveira nº 17025

Professor: Élcio Rogério Barrak

Engenharia de Produção

Universidade Federal de Itajubá

Tópicos A importância do estudo da luz Natureza e propriedades da luz O Espectro eletromagnético Radiação do corpo negro Quantum O efeito fotoelétrico e os fótons A natureza dual da luz O espectro de linhas O modelo atômico de Bohr O comportamento ondulatório da matéria O princípio da incerteza Os orbitais atômicos Princípio da exclusão de Pauli Classificação Periódica

A importância do estudo da luz

O entendimento de como a luz interage com a matéria ajuda-nos a compreender o comportamento dos

elétrons no átomo.

Natureza e propriedades da luz

Luz visível: radiação eletromagnéticaTransporta energia pelo espaço

Espectro eletromagnético

Radiação de corpo negro

Na física, um corpo negro é um corpo que absorve toda a radiação que nele incide:

nenhuma luz o atravessa nem é refletida.

Apesar do nome, corpos negros produzem radiação eletromagnética, tal como luz.

Quando um corpo negro é aquecido, essas propriedades o tornam uma fonte ideal de

radiação térmica. A intensidade e o comprimento de onda dessa radiação

dependem da temperatura.

Quantum

Max Planck Suposição audaciosa: os átomos só podiamabsorver ou emitir pequenas quantidades

(ou “pacotes”) de energia.

Menor quantidade de energia: quantum.

E = h f

*onde h é igual à constante de Planck.

O efeito fotoelétrico e os fótons

O efeito fotoelétrico é o fenômeno que ocorre quando a luz incide em uma superfície metálica limpa, ocorrendo a emissão de elétrons.Fóton é um “pacote” de energia que se comporta como partícula. Faz parte da teoria de Einstein, que ao desenvolver o conceito de fóton complementou o trabalho de Planck.

E = h f

A natureza dual da luz

A luz possui características tanto de onda quanto de partícula. Assim, em certas ocasiões, como na

difração e na interferência, ela se comporta como onda e em outras situações, como no efeito

fotoelétrico, ela se comporta como partícula.

O espectro de linhas

Para definir o espectro de linhas, definiremos primeiro o espectro contínuo.

O espectro contínuo resulta da separação de todos os comprimentos de onda da luz branca (sol). Quando separamos o feixe de luz original, obtemos uma faixa contínua de cores sem nenhum ponto branco.

Um espectro contendo apenas radiações de comprimentos de onda específicos é chamado espectro de linhas.

Espectros de absorção e de emissãoab

sorção

em

issão

O modelo atômico de Bohr e o espectro de linhas

Modelo na época: Rutherford (sistema solar). O descobrimento do espectro de linhas causou

confusão aos cientistas.Bohr então propôs:

1) O elétron só pode estar contido em uma região correspondente a uma certa energia definida;

2) Quando o elétron está em um certo estado de energia “permitido”, ele não irradia energia;

3) Uma mudança de camada significa emissão ou aborção de energia.

O comportamento ondulatório da matériaDe Broglie propôs que o comprimento de onda

característico do elétron ou qualquer outra partícula depende de sua massa e de sua velocidade.

Qualquer objeto que possui massa e velocidade pode dar origem a uma onda.Pouco depois, as propriedades ondulatórias do elétron foram demonstradas, pois os elétrons eram difratados pelos cristais do mesmo modo que os raios-X.

Princípio da incerteza

É impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron num dado instante.

A localização de uma onda no espaço não é definida de forma exata.

Os orbitais atômicos

Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde a probabilidade de se encontrar um elétron é alta.

Cada orbital tem forma e energia características.

Onde estão os orbitais?

Quatro subníveis principais: “s”, “p”, “d” e “f”

Os orbitais atômicos

Para descrever o orbital, são usados os números quânticos.

“n” : número quântico principal (tamanho) “l” : número quântico secundário ou azimutal

(formato)

“m” : número quântico magnético (orientação

espacial) “s” : spin eletrônico (sentido da rotação do

elétron)

Os orbitais atômicos

Princípio da exclusão de Pauli

Em um orbital podem ficar apenas dois elétrons e jamais poderão ter os quatros números quânticos iguais. Pois, obrigatoriamente, terão spins contrários.

Princípio de Hund

Classificação Periódica

Vale a pena lembrar:Existem vários tipos de radiações eletromagnéticas e o espectro eletromagnético é a ferramenta utilizada para identificá-las.A luz pode ser tratada tanto como onda quanto como partícula.O efeito fotoelétrico é importante para demonstrar a característica corpuscular da luz.A própria matéria pode ter comportamento de onda (ex: elétrons).É impossível determinar a posição exata de um elétron no átomo, por isso surgiu o conceito de orbital.

Referências bibliográficas

Química – A Ciência Central – 9ª edição (Brown, LeMay e Bursten)

Princípios da Química (Nasterton, Slowinski e Stanitski)

As faces da Física (Wilson Carron e Osvaldo Guimarães)