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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
Centro Universitário Padre AnchietaCentro Universitário Padre AnchietaFaculdade de Engenharia QuímicaFaculdade de Engenharia QuímicaFaculdade de Engenharia QuímicaFaculdade de Engenharia Química
Química Inorgânica IQuímica Inorgânica I
P f M V d l i I á i d P lProf. Ms. Vanderlei Inácio de PaulaContato: [email protected]
1p
http://www.quimica.forum.st
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I PaulaCENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETAFACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
Sh iSh i Ed 3 C 3 Ed 3 C 3 ShriverShriver Ed 3.Cap.3 Ed 3.Cap.3 p. 87p. 87--138138
ShriverShriver Ed Cap.4 Ed Cap.4
Lee Cap. 1Lee Cap. 1p. 1p. 1--1515
p.80p.80--150 150
Brown Cap 6 Brown Cap 6 Atkins & Jones Atkins & Jones Russel v1 Cap 6 Russel v1 Cap 6 MahanMahan Cap 10 Cap 10
2Brown Cap.6 Brown Cap.6 p.p. 182182--206206
Atkins & Jones Atkins & Jones Cap. 1Cap. 1
p. 135p. 135--172172
Russel v1 Cap.6 Russel v1 Cap.6 p. 242p. 242--294294
MahanMahan Cap.10 Cap.10 p. 266p. 266--303303
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
õ d â âõ d â âNoções de mecânica quântica:Noções de mecânica quântica:• As figuras apresentam algo em comum?• As figuras apresentam algo em comum?
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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
Se sua resposta foi LUZ...Se sua resposta foi LUZ...
l l l• A luz é uma radiação eletromagnética, igual modo se tem as ondas de rádio, microondas, celular, raios X e outros.
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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I PaulaONDAS:ONDAS:
lh d dOlhe as ondas do mar...
Elas se repetemrepetem em um intervaloElas se repetemrepetem em um intervalode tempotempo e possuem distânciadistânciaentre elas...a
A repetição de uma onda é chamado de ciclociclo Quando o cicloA repetição de uma onda é chamado de ciclociclo. Quando o ciclo
de uma onda está associado a unidade de tempo se tem a
freqüênciafreqüência, (letra grega ni). Assim um ciclo por segundo
também pode ser conhecido por 11 HzHz (hertz, unidade de
5também pode ser conhecido por 11 HzHz (hertz, unidade de
freqüência).
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
Comprimento de Comprimento de onda (onda ():):
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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
Comprimento de onda:Comprimento de onda:
O i t d d (l t l bd ) é• O comprimento de onda, (letra grega lambda) é adistância entre pico a pico.
• Os comprimentos de onda da luz visível são próximos a• Os comprimentos de onda da luz visível são próximos a500nm. Os olhos do ser humano enxergam comprimentosde onda da ordem de 700 nm (luz vermelha) até 400 nmde nda da dem de 7 nm ( z ve me ha) até nm(luz violeta).
7nmnm = = nanometronanometro 1 1 nmnm= 10= 10--99mm
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Velocidade da Luz:Velocidade da Luz:
• A velocidade da luz, cc, é considerada sendo 3,00x108 m/s.
• O comprimento de onda e a freqüência estão relacionadoscom a velocidade da luz, como pode ser visto pela equaçãop p q çabaixo:
c = comprimemnto de onda.
l id d d l
Assim é possível determinar Assim é possível determinar o comprimento de onda a o comprimento de onda a
t d f üê t d f üê c
= c = velocidade da luz. = freqüência.
partir da freqüência e vice e partir da freqüência e vice e versa.versa.
A luz azul possui freqüência de 6 4x1014 Hz o comprimento de onda é
c= = 3,0 x 108 m.s-1
14 1 = 4,7 x 10-7m 470 x 10-9m = 470 nm
A luz azul possui freqüência de 6,4x10 Hz, o comprimento de onda é...
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6,4 x 1014 s-1 ,7 m47 x 10-8m
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I PaulaT b lT b lTabela:Tabela:
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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
ExercícioExercício--1:1:
l l• Qual o comprimento de onda da luz verde emitida de um poste abaixo?
c 3 0 x 108 m s-1
c
= = 3,0 x 10 m.s5,7 x 1014 s-1 = 5,26 x 10-7m
52 6 x 10-8m52,6 x 10 m
526 x 10-9m526 nm
Freqüência da luz verde: 5,7x 1014 Hz
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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
ExercícioExercício--2:2:• A solução violeta de permanganato de potássio (KMnO )• A solução violeta de permanganato de potássio (KMnO4)
reage com sulfito de sódio (Na2SO3), formando umasolução verde de manganato de potássio (K2MnO4).çã d d a ga a d p á 2 4Durante o processo visualiza indicio de um produtointermediário. Se a reação fosse monitorada por
d despectroscopia, quais os possíveis comprimentos de ondaque seriam encontrados?
Luz = 1014 HzVioleta 7,1Azul 6,4V d 5 7Verde 5,7
Amarelo 5,2Laranja 4,8
11Laranja 4,8
Vermelho 4,3
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ResoluçãoResolução--2:2:
• Luz violeta = freqüência de 7,1 x 1014 Hzc 3 0 108 -1
l f
c
= = 3,0 x 108 m.s 1
7,1 x 1014 s-1 = 4,22 x 10-7m42,2 x 10-8m
422 x 10-9m = 422 nm
• Luz azul = freqüência de 6,4 x 1014 Hz
c= = 3,0 x 108 m.s-1
= 4 7 10-7 470 x 10-9m = 470 nm
• Luz verde = freqüência de 5 7 x 1014 Hz
= = 6,4 x 1014 s-1 = 4,7 x 10 7m47 x 10-8m
470 x 10 9m = 470 nm
• Luz verde = freqüência de 5,7 x 1014 Hz
c= = 3,0 x 108 m.s-1
= = 526 nm526 x 10-9m5,26 x 10-7m
12
= = = 526 nm526 x 10 m
52,6 x 10-8m
5, 6 m5,7 x 1014 s-1
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I PaulaEnergia:Energia:
AA l dl d tt i ti t lét ilét i ddAoAo ladolado temtem sese umum sistemasistema elétricoelétrico dedeaquecimentoaquecimento..
VocêVocê colocariacolocaria aa suasua mãomão sobsob esteestesistema???sistema???
AA l ãl ã dd i ti t lét ilét i éé idê iidê i i ti tAA coloraçãocoloração dodo sistemasistema elétricoelétrico éé umauma evidênciaevidência queque oo sistemasistema
devedeve estarestar bembem quentequente......
PodePode sese concluirconcluir queque aa energiaenergia possuipossui relaçãorelação comcom asas cores,cores, ouou
melhormelhor comcom oo comprimentocomprimento dede ondaonda dada luzluz
13melhormelhor comcom oo comprimentocomprimento dede ondaonda dada luzluz..
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Energia:Energia:
f lO gráfico ao lado indica a radiação emitida deum corpo em aquecimento em função docomprimento de ondacomprimento de onda.QuantoQuanto menormenor comprimentocomprimento dede ondaonda maismaisenergéticoenergético éé aa energiaenergia liberadaliberada pelopelo sistemasistema.n g tn g t aa n g an g a b adab ada pp t mat ma
SeSe aqueceraquecer umum pregoprego dede ferroferro àà 100100°°CCqq p gp g ddocorreráocorrerá mudançamudança aparenteaparente dede coloração?coloração?
A mudança de cor é continua, ou seja, a A mudança de cor é continua, ou seja, a cada variação de temperatura apresentará cada variação de temperatura apresentará
14uma cor diferente?uma cor diferente?
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I PaulaEnergia:Energia:Se um garoto jogar uma bola de futebolSe um garoto jogar uma bola de futebolcontra uma vidraça, muito provável queocorrerá um estrago. Se o garoto jogar umabola de pingue pongue provável que nãobola de pingue pongue provável que nãoocorra a ruptura da vidraça.
A analogia que se pode fazer é que a aquebra da vidraça depende da energia aquebra da vidraça depende da energia, aemissão de energia de um material tambémdepende de um limiar.
A troca de energia entre matéria e aradiação ocorre em quantaquanta, ou pacotes deenergia Idéia defendida por Max Planck
15energia. Idéia defendida por Max Planck.
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Energia:Energia:
• A energia pode ser relacionada com a freqüência:E = energia
E h=E energiah = constante de Planck 6,63 x 10-36 J.s = freqüênciaq
Para justificar essa equaçãopode se usar o efeitoefeitopode se usar o efeitoefeitofotoelétricofotoelétrico, ou seja, ejeçãode elétrons de um metalde e ét ns de um metaquando a superfície éexposta a luz.
16p ta a z
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ExercíciosExercícios--3:3:
• Calcule a energia de cada fóton da luz azul sabendo que a freqüência é 6 4 x 1014 Hzque a freqüência é 6,4 x 10 Hz.
E h= 6,63 x 10-36 J.s x 6,4 x 1014 Hz = 4,2 x 10-21J=
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ExercícioExercício--5:5:
• Quanta energia tem um fóton de luz amarela cuja freqüência é 5 2 x 1014 Hz?freqüência é 5,2 x 10 Hz?
36 14 21E = 6,63 x 10-36 J.s x 5,2 x 1014 Hz = 3,4 x 10-21J = hE
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ExercícioExercício--6:6:
Em 1,0s, uma lâmpada de mesa de 100W (ou 100 J.s-1) emite 25 J de suaenergia na forma de luz amarela de comprimento de onda 580nm. O resto de suaenergia é emitido como luz de diferentes cores e como radiação infravermelhaenergia é emitido como luz de diferentes cores e como radiação infravermelha.Quantos fótons de luz amarela são gerados pela lâmpada em 1,0s?
=c
c = E h=
fóton fóton= hE c
== ou Efót hE
cNúmero de Fótons total totalE E total
chEfóton hc
ch
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ExercícioExercício--6:6:
Em 1,0s, uma lâmpada de mesa de 100W (ou 100 J.s-1) emite 25 J de suaenergia na forma de luz amarela de comprimento de onda 580nm. O resto de suaenergia é emitido como luz de diferentes cores e como radiação infravermelhaenergia é emitido como luz de diferentes cores e como radiação infravermelha.Quantos fótons de luz amarela são gerados pela lâmpada em 1,0s?
=c
c = E h=
fóton fóton= hE c
== ou Efót hE
cNúmero de Fótons total totalE E total
chEfóton hc
ch
7 3 x 102125 J x 5,80 10-7m=E total =206,63 x 10-36 J.s x 3,0 x 108m.s-1
7,3 x 10J , m=E totalch =
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
O princípio da incerteza:O princípio da incerteza:
• Dualidade entre partícula e onda...-Partícula possui trajetória definida.-Ondas não há trajetória definida.
-Eliminação da possibilidade de descrever a localizaçãose o momento linear é conhecido como Princípio daincerteza de Heisenberg.
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As funções de onda e níveis de energiaAs funções de onda e níveis de energia• Erwin Schrödinger, teoria de função de onda.
= probabilidade de encontrar um elétron.
(letra grega, psi)
2= densidade da probabilidade, ou seja, região
do espaço com maior tendência a encontrar um
elétron.
22elétron.
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Probabilidades:Probabilidades:
231s 2s 3s
QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I Paula
Probabilidades:Probabilidades:
px pzpy
24ppy
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Probabilidades:Probabilidades:
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Transição eletrônica:Transição eletrônica:
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Espectro de emissão do hidrogênioEspectro de emissão do hidrogênio
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QUÍMICA INORGÂNICA I QUÍMICA INORGÂNICA I –– Vanderlei I PaulaVanderlei I PaulaEspectro de Absorção Espectro de Absorção UVUV--VisVis
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Cotidiano:Cotidiano:
Os átomos energeticamente excitados,íons, e moléculas gerados por colisõescom elétrons emitem energia decomprimentos de onda característicosquando eles se decaem de estado grausq a d d a d ad g ade estado. Os íons de O2
+ emitem umaluz vermelha ao redor 630 nm; os íonsN2
+ emitem violeta e luz azul a 391 4N2 emitem violeta e luz azul a 391.4nm e 470.0 nm; e átomos de Oemitem uma luz amarelo-esverdeado a557 7 nm e uma luz vermelha intensa a557.7 nm e uma luz vermelha intensa a630.0 nm.
Calcule a freqüência dos comprimentos de onda citados.
29q p
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Pensando...Pensando...
O dicromato de potássio, K2Cr2O7, é um forte agenteid t d l ã l j d íoxidante de coloração laranja, na presença de íons
cloreto, Cl-, ocorre a reação representada abaixo e al ã t f d i di dsolução se transforma em verde escuro, indicando a
presença de íons Cr3+.
Quais os valores que poderiam serQuais os valores que poderiam serobservados pela espectroscopia doultravioleta na região do visível?
30a a na g ã d