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quimica, geral, exercicios, aula de quimica geral para aprender
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QUÍMICA GERAL E INORGÂNCIA
TEORIA ATÔMICAA evolução dos modelos atômicos
Setembro 2013
MODELO DE RUTHERFORD
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
Toda a carga positiva dos átomos, que comportaria praticamente toda a sua massa, estaria concentrada numa pequena região do seu centro: o núcleo. Os elétrons ficariam orbitando em torno deste núcleo: na eletrosfera.
FALHA NO MODELO DE RUTHERFORD
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
Uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma
carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado,
em sua direção, colapsando com ela.
Segundo o eletromagnetismo, essa carga negativa deveria emitir energia na forma de radiação eletromagnética.
O QUE VEM POR AI..
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
A energia radiante inclui luz visível, radiação
infravermelha e ultravioleta, ondas de
rádio, raios X, microondas e se propaga com
velocidade constante (c).
Energia radiante (ou eletromagnética) possui caráter ondulatório.
NIELS BORH (1885-1962)
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
Como o átomo é uma estrutura estável, Niels Bohr formulou uma teoria (1913) sobre o movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria Quântica da Radiação (1900) de Max Planck.
De acordo com Max Planck (1900), quando uma partícula passa de uma situação de maior energia para outra de menor energia ou vice-versa, a energia é perdida ou recebida em "pacotes" que recebe o nome de quanta (quantum é o singular de quanta).
TEORIA QUÂNTICA
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
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:
E = h x ν
Em que “h” é a constante de Planck = 6,63 x 10 -34 J x s.
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
Sabemos que: c = λ x νe: E = h x ν
Então: Efóton = h x cλ
“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?
ESPECTROS DE LINHAS E O MODELO DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
Um espectro visível contínuo é produzido quando um feixe estreito de luz branca atravessa um prisma.
A decomposição da radiação emitida por átomos de gás produz um espectro de luz com cores bem definidas.
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656486434410 λ(Å)
Experimentos de espectroscopia de átomos de H apresentavam raias espectrais discretas:Série de Balmer
ESPECTROS DE LINHAS E O MODELO DE BORH
ESPECTROS DE LINHAS E O MODELO DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
ESPECTROS DE LINHAS E O MODELO DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
O comprimento de onda da radiação emitida também tem um valor único.
Niels Bohr
Um gás emite luz quando uma corrente elétrica passa através dele...
...porque os elétrons que compõem seus átomos primeiro absorvem energia da eletricidade...
...e posteriormente a liberam sob a forma de luz.
A radiação emitida é limitada para um certo comprimento de onda...
...então um elétron em um átomo pode ter somente certas quantidades específicas de energia.
Ou seja, a energia de um elétron é quantizada!
POSTULADOS DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
1º postulado: Um elétron em um átomo se move numa órbita circular em torno do núcleo sob influência da atração de natureza elétrica, entre o elétron e o núcleo, obedecendo às leis da mecânica clássica.
2º postulado: Em vez das infinidades de órbitas que seriam possíveis segundo a mecânica clássica, um elétron só pode se mover em órbitas que apresentem momentos angulares L “quantizados”.
3º postulado: Apesar de estar constantemente acelerado, o elétron que se move numa dessas órbitas possíveis não emite radiação eletromagnética. Portanto, sua energia total E permanece constante.
POSTULADOS DE BORH
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4º postulado: É emitida radiação eletromagnética se um elétron que se move inicialmente sobre uma órbita de energia total Ei, muda seu movimento descontinuamente de forma a se mover numa órbita de energia total Ef. A frequência da radiação emitida (n) é igual a: Ei - Ef/h.
Fornecendo energia (elétrica, térmica, etc) a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz.
POSTULADOS DE BORH
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Segundo postulado de Bohr.
Um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma
de menor energia.
Órbitas de Bohr para o
átomo de hidrogênio
MODELO ATÔMICO DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
A linha vermelha no espectro atômico é
causada por elétrons saltando
da terceira órbita para a segunda órbita
A linha verde-azulada no espectro
atômico é causada por elétrons saltando
da quarta para a segunda órbita.
MODELO ATÔMICO DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
A linha azul no espectro atômico é
causada por elétrons saltando
da quinta para a segunda órbita
A linha violeta mais brilhante no espectro
atômico é causada por elétrons saltando
da sexta para a segunda órbita.
FALHAS NO MODELO DE BORH
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
Funcionava somente para átomos com um elétron(“hidrogenóides”).
Não conseguia calcular as intensidades ou estrutura finadas linhas espectrais (por exemplo, quando os átomos
eram colocados em campos magnéticos).
Não conseguia explicar a ligação dos átomos para formarmoléculas.
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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.
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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.
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Aos subníveis foram dados nomes:
Nome Valor de “l”
Capacidade2 (2 l + 1)
“s” (sharp) 0
“p” (principal) 1 6
“d” (diffuse) 2 10
“f” (fundamental) 3 14
“g” 4 18
“h” 5 22
“i” 6 26
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MODELO ATUAL
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Heisenberg, Nobel de Física de 1932.
Louis de Broglie, Nobel de Física de 1929.
MODELO ATUAL
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Princípio da Incerteza de Heisenberg:
é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante.
Princípio da Dualidade da matéria de Louis de Broglie:
o elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia, sendo portanto, uma partícula-onda.
MODELO QUÂNTICO
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Em 1926, Erwin Shröringer formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que determinou o conceito de "orbital".
Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima
probabilidade de se encontrar o elétron.
A partir das equações de Schrödinger não é possível determinar a trajetória do elétron em torno do núcleo, mas, a uma dada energia do sistema, obtém-se a região mais provável de encontrá-lo. Usa-se três números quânticos, n, l e ml, para descrever um orbital.
MODELO QUÂNTICO
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NÚMEROS QUÂNTICOS
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n - níveis de energia principais do elétron na região mais provável de encontrá-lo - No. Máximo de elétrons 2n
l - momento angular do elétron - subníveis de energia nos quais é mais provável encontrar o elétron. (0 a n -1)
ml - orientação orbital no espaço. - l a + l
ms - momento angular intrínseco do elétron. +1/2 e -1/2
REPRESENTAÇÃO DE ORBITAIS
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ORBITAL s
Distribuição de densidade
eletrônica de um orbital s
A região mais provável de encontrar um elétron
com energia correspondente a de um
orbital s, tem formato esférico.
REPRESENTAÇÃO DE ORBITAIS
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ORBITAL p
Distribuição de densidade
eletrônica de um orbital 2p
Representação dos três orbitais p
REPRESENTAÇÃO DE ORBITAIS
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
ORBITAL d
Re
pre
sent
açã
o do
s ci
nco
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itais
d
REPRESENTAÇÃO DE ORBITAIS
Aula 03 – Química Geral e InorgânicaProfª Daiane
ORBITAL f
Re
pre
sent
açã
o do
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te o
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ÁTOMOS MONOELETRÔNICOS
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Orbitais com o mesmo valor de n têm a mesma energia
ÁTOMOS POLIELETRÔNICOS
Orbitais com o mesmo valor de n e de l têm a mesma energia
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Borh
Quântico
• Elétron descreve órbitas
• Órbita: linha onde existe a certeza de encontrar o elétron, com uma dada energia
Resumo
• Elétron ocupa um orbital
• Orbital: região do espaço onde há probabilidade de se encontrar um elétron com uma dada energia.
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