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QUMICA INORGNICAQB72F
2015 DABQI - 1o Semestre Professora Responsvel: Renata Danielle Adati
ESTRUTURA ATMICA
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Motivao
Evoluo dos tomos Composio interna;
Facilitar a organizao da distribuio eletrnica ao redor do ncleo;
Estabelecer algumas propriedades peridicas em
funo da distribuio eletrnica;
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Objetivos
Evoluo do modelo atmico partculas subatmicas; Espectros eletromagnticos;
Mecnica clssica x Mecnica Quntica;
Dualidade onda partcula;
Nmeros Qunticos;
tomo de hidrognio / Diagramas de energia ;
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Resgate de outras aulas Origem do Universo - Big Bang
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Fuso termonuclear o processo no qual dois ou mais ncleos atmicos se juntam e formam um outro ncleo de maior Z.
nas Estrelas ...
Requer muita energia; Libera muito mais energia que consome;
Resgate de outras aulas
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Evoluo atmica Descrio da estrutura atmica
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Dalton
Matria constituda pequenas partculas;
tomos so indestrutveis e imutveis;
Elementos so caracterizados pela massa de seus tomos, em reaes estes se combinam em razes simples de nmeros inteiros;
1766 - 1844
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Partculas subatmicas - Eltron
J. J. Thomson
O desvio do raio catdico de uma linha reta usando campo eltrico e magntico permitiram que Thomson calculasse o valor e/m.
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O tomo de Thomson
Thomsom foi capaz de medir a razo entre a carga do
eltrons e sua massa
Modelo de Thomson tem partculas negativas (eltrons e uma esfera de carga positiva). No h prtons neste modelo!
Este modelo ser de influncia at Ernest Rutherford anunciar o modelo nuclear do tomo em 1911.
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Gota de leo Carga do eltron
Robert Millikan (fsico americano)
(1868-1953)
Determinao da carga do eltron Carga do eltron (1910)
1,602 x 10-19 C
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A descoberta do ncleo
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Partculas subatmicas Nutrons
Neutrons Avanos tecnolgicos Espectrmetros de massas.
James Chadwick (1891- 1974)
Quantos istopos? Quais as massas? Quais as porcentargens? Porcentagem isotpica Espectro de massas
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Caractersticas das partculas subatmicas 14
Nmero atmico, Z Nmero de massa, A Istopos;
Consideraes importantes
O modelo planetrio
Os eltrons estariam em rbita do ncleo como num sistema solar. Para o Hidrognio teramos: Fora centrfuga = fora de atrao
m = massa do eltron v = velocidade e = carga r = raio da rbita Energia total = Energia cintica + Energia potencial:
E = mev2 e2/r = -e2/2r Problemas:
E e r podem ter qualquer valor Partculas carregadas aceleradas perdem energia emitindo radiao
Assim o tomo colapsaria!
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Modelo de Bohr
1913 Teoria bem sucedida da estrutura atmica
Niels Bohr (1885-1957) Nobel Fsica 1922
Modelo planetrio
h a constante de Planck (6,626 x 10-34 J s)
Energia Quantizada = Max Planck Quantum de energia
E = h
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Modelo de Bohr
Representao do Modelo de Bohr
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Espectros de linhas e o modelo de Bohr
Espectros de linhas Radiao monocromtica / contnua Luz branca
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John J. Balmer 1825-1898
MRD
Balmer: descobriu que as linhas no espectro de linhas visveis do hidrognio se encaixam em uma simples equao.
Mais tarde, Rydberg generalizou a equao de Balmer para:
onde RH a constante de Rydberg (1,096776 x 107 m-1), h a constante de Planck (6,626 x 10-34 Js), n1 e n2 so nmeros inteiros (n2 > n1).
= 2221111nnh
RH
BROWN,LeMAY,BURSTEN,2005
Espectros de linhas
Espectros dos tomos 19
Outras raias 20
Srie de rais no espectro do hidrognio
Modelo Bohr - Sommerfeld
Mas e quando se considera um tomo situado em um campo magntico?
Pressupe-se 2 nmeros qunticos: Nmero quntico principal n /
que caracteriza o nvel energtico Nmero quntico secundrio l /
que descreve a conformao da rbita Orientao de rbitas no espao? Sem referncia no se define orientao?
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Espectro de emisso do H atmico em alta resoluo
Nmero quntico de spin 22
Modelo semi-clssico
Modelo Vetorial do tomo
Desdobramento de raias (linhas) espectrais Efeito Zeeman Sob efeito de campo magntico Efeito Stark sob efeito de campo eltrico
Nmeros qunticos
n = nmero quntico principal; pode assimuir os valores 1, 2, 3, ,
l = nmero quntico secundrio; pode assumir os valores 0, 1, 2 , (n-1)
ml = nmero quntico magntico; pode assumir os valores +l, + (l-1),0.,-l
ms = nmero quntico de spin; pode assumir os valores +1/2 e -1/2
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Coroado com xito para prever aspectos gerais do espectro de hidrognio atmico;
tomos hidrognionicos;
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Espectros mais complicados
Propriedades ondulatrias
Partcula x Onda
Partcula - Apresenta unidade discreta
de massa;
- Podemos prev-la pelo momento, P = m.v
- Apresenta energia cintica mv2/2
Onda - Variao peridica de alguma
quantidade em funo do tempo ou posio;
- Interferncias construtivas (somam),
- Destrutivas (cancelam);
- Ondas so vibraes do campo eltrico e magntico;
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Natureza Ondulatria 26
Fatos que desafiavam a interpretao da fsica final sec. XIX
I) Efeito fotoeltrico; II) Radiao do corpo negro;
II.1) Catstrofe do UV-Vis
Figure 7.7 When a metal is illuminated with light, electrons are ejected, provided the frequency is above a threshold frequency that is characteristic of the metal. Radiation with a lower frequency will not cause electrons to be ejected, no matter how intense it is.
Efeito FotoeltricoMetal
Fonte de Luz
Superfcie Metlica
Eltrons
JONES & ATKINS, 1997
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III. Experimento de Difrao
As ondas podem ser distorcidas por obstculos em seu caminho.
Efeito est relacionado com o
Quanto menor maior o efeito Partculas (clssicas) no sofrem o efeito da difrao
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Dualidade Onda partcula
Louis de Broglie
Evidncias que levaram a modificao do Teoria Quntica Clssica :
a) Dualidade Partcula-Onda
b) Princpio da Incerteza
= h/mv
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a) Dualidade Onda partcula
Em 1924, Louis de Broglie fez a seguinte considerao: Se a luz (em certas circunstncias) tem o comportamento de uma partcula, talvez a matria tenha propriedades de ondas!
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b) Princpio da Incerteza
No possvel determinar simultaneamente a posio e momento exatos de uma partcula.
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Heisenberg Nobel 1932
Mecnica ondulatria e o tomo de Bohr
(a) (b)
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Modelo quntico
Como determinar a probabilidade de encontrar 1 eltron em uma posio particular ou em um volume particular? Heisenberg Schrodinger
Matrizes Equaes diferenciais (1927) (1926)
Mecnica Quntica de Ondas
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Equao de Schrodinger Solues aceitveis Fisicamente possveis
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Erwin Schrdinger (1887-1961)
Funo de distribuio angular 35
Funo de distribuio angular 36
Funo de distribuio angular 37
Funo de distribuio radial 38
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Funo de distribuio radial
tomo multieletrnico 40 Blindagem da carga nuclear
O Efeito tatal das cargas do tomo sobre um eltron a uma certa distncia do ncleo considerado como:
Funo de distribuio radial 41
Diagrama dos nveis de energia 42
Nmeros qunticos 43 Camadas subcamadas orbitais
Estruturas eletrnicas - Multieletrnicos
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Preenchimento de orbitais
Princpio de Aufbau Princpio de excluso de Pauli Em um tomo dois eltrons no podem ter todos os nmeros qunticos iguais. Regra de Hund Quando mais de um orbtial tem a mesma energia, os eltrons ocupam orbitais separados, com spins paralelo.
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O nenio tem o subnvel 2p completo. O sdio marca o incio de um novo perodo. Logo, escrevemos a configurao eletrnica condensada para o
sdio como Na: [Ne] 3s1
[Ne] representa a configurao eletrnica do nenio. Eltrons mais internos: os eltrons no [Gs Nobre]. Eltrons de valncia: os eltrons fora do [Gs Nobre].
Configurao eletrnica - Condensada
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Clculo da carga nuclear efetiva
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Clculo da carga nuclear efetiva
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Clculo da carga nuclear efetiva
EXEMPLOS 50
N (Z = 7)
Cl (Z = 17)
Ca (Z = 20)
Zn (Z = 30)
Ao final deste assunto
- Principais experimentos que nos conduziram viso atual do modelo atmico.
- Constituio dos tomos (estrutura interna).
- Distribuio eletrnica segundo os princpios de preenchimento.
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