QUÍMICA GERAL

Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica Universidade Federal Fluminense

Volta Redonda - RJ

Prof. Dr. Ednilsom Orestes 25/04/2016 – 06/08/2016 AULA 03

May 1st, 1897

REPLAY

Ernest Rutherford

Modelo Atômico Planetário -1911

REPLAY

-

-

-

- - +

- REPLAY

𝑐

𝜆= 𝜈 = ℛ

1

𝑛12 −

1

𝑛22 𝑛1 = 1,2, … 𝑛2 = 𝑛1 + 1, 𝑛1 + 2, …

Calcule o comprimento de onda da radiação emitida por um átomo para n1=2 e n2=3. Dado: cte de Rydberg = 3,29x1015 Hz. Resp.: 657 nm Repita para n1=2 e n2=4 (Resp.: 486 nm) e para n1=2 e n2=5.

REPLAY

Wien: Correto em altas frequências.

Rayleigh: Correto em baixas frequências.

1900: Emissão/absorção de energia dá-se em quanta.

Contraria Mec. Clássica.

𝐸 = 𝑛ℎ𝜈 E=nhν com n = 1,2,3,...

h = 6,626x10-34 J.s

ν = freqüência.

Calcule a energia (n=1) para uma radiação com ν = 6,4x1014 Hz.

Repita para n=1 mol.

REPLAY

Albert Einstein

REPLAY

Esperado

• Intensidade da radiação é proporcional com máxima Ke.

• Efeito fotoelétrico ocorre para qualquer freq. e compr. onda.

• Deveria haver um delay entre radiação e emissão dos elétrons.

Observado

• Intensidade luz não altera a Ke máxima dos elétrons.

• Frequência de “corte” para fotoemissão.

• Não há delay significativo entre radiação e emissão.

1905: Efeito fotoelétrico REPLAY

𝐸𝐾 = ℎ𝜈 − Φ 𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ 𝜈 − 𝜈0

REPLAY

+

Modelo Rutherford: elegante e instável.

- -

Niels Bohr

-

Série do

Hidrgênio

H, He+, Li2+, ...

Explicava propriedades física e químicas.

Órbitas explicavam propriedades na TP.

REPLAY

2

0

2

4 r

ZeFe

r

mFc

2v

-

r +

v

1. Elétron possui órbita circular em torno do núcleo.

2. Momento angular quantizado.

3. Absorve/emite energia quando muda de estado. ce FF

2

42

v

0

22

UE

r

ZemE

UTE

TE

TU

T

2

2

0

2

2

0

22

4

4v

r

ZeF

mr

rZe

c

-

+

2v

hnmrprL

r

p

r

Zem

0

22

4v

.

.

00

2

22

a42

2

n

eZE

UE

n

2

0

22

Zme

hnr

FF

n

ce

REPLAY

hEE nn 12

Substituindo En tem-se:

2

2

2

100

22

00

2

1

22

00

2

2

22

11

a8

a42a42

nn

eZh

n

eZ

n

eZh

Fazendo ν = c/λ chegamos a Equação proposta por Balmer.

2

2

2

1

11

nnRH

00

22

a8hc

eZRH

REPLAY

hEE nn 12

REPLAY

REPLAY

Louis de Broglie

1925: Ondas de matéria.

f

f

hp

hmcE

2

Lnh

rm

m

nhnr

2v

v2

vm

h

p

h

e

Davidson-Germer

de Broglie - Einstein

Uma automóvel de 2000 Kg viaja a uma velocidade de 100 m/s.

Qual o comprimento de onda λ do automóvel? h = 6,60 x 10-34 J.s

a) 3,30 x 10-39 m

b) 3,30 x 10-42 m

c) 2,37 x 10-39 m

d) 2,37 x 10-42 m

e) 3,30 x 10-36 m

m1030,3

ms100Kg 2000

J.s1060,6

39

1-

34

vm

h

Unidades!!!

Franck-Hertz

Hg

Estrutura Fina do Hidrogênio

Michelson-Morley, 1887

Efeito Zeeman e Stark

Zeeman (campo magnético), 1896

Stark (campo elétrico), 1913

00 B

01 B

02 B

210 BBB

Arnold Sommerfeld

1s 2s 2px

2py

2py

n = 1,2,3,..., ∞

l = 0,1,2,...,n-1

m = -l,-l+1,…,0,…,l-1,l

E(n,l,m) ORBITAIS

Stern-Gerlach

Wolfgang Pauli

1925: Princípio da Construção:

• Cada elétron tem 4 nos. quânticos.

• Ocupação em ordem crescente de energia.

• Regra de Hund

VEm

h

VEmh

p

h

VEmp

Vm

pE

VmvVTE

2

2

Broglie, de de mas

2

2

2

1

22

2

2

2

2

2

partícula

Erwin Schrödinger MECÂNICA QUÂNTICA ONDULATÓRIA

xd

dxx

xdx

xd

xA

dx

xd

xA

dx

xd

xAx

2

222

2

2

2

2

2

2

2

2

4

4

42sin

22cos

2sin

onda

VEm

h

2

22 xHxE ˆ

xHxE ˆ

Em 3D...

Vzyxm

hzyxE

zyxVzyxm

hzyxE

,,8

,,

,,8

,,

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

cos

sinsin

cossin

rz

ry

rx

02

sin

1sin

sin

1122222

2

2

VE

m

rrrr

r

rRr

rzyx

,,

,,,,

,...2,1,0

:é solução 01 2

2

2

m

Aemd

d im

m

rRr ,,

m

lm

nlRrR

,,rnlm

lm

mlm

lld

d

d

d

,...,3,2,1,0

:solução 0sin

1sinsin

12

2

1,...,3,2,1,0

1 :que é solução 02

1122

22

2

nl

lnRErm

hllV

dr

dr

dr

d

r

iaZr

aZr

aZr

iaZr

aZr

aZr

aZr

eea

Zr

a

Zr

a

Z

ea

Zr

a

Zr

a

Z

ea

rZ

a

Zr

a

Z

eea

Zr

a

Z

ea

Zr

a

Z

ea

Zr

a

Z

ea

Z

sin681

1

cos681

2

21827381

1

sin8

1

cos24

1

224

1

1

0

0

0

0

0

0

0

3

00

23

0

131

3

00

23

0

310

3

2

0

22

0

23

0

300

2

0

23

0

121

2

0

23

0

210

2

0

23

0

200

23

0

100

yx pp 33 e

zp3

s3

yx pp 22 e

zp2

s2

s1

≡

≡

≡

≡

≡

≡

≡

Números Quânticos Número de estados quânticos

n l m na subcamada na camada

1 0 (s) 0 2 2

2 0 (s)

1 (p)

0

-1,0,+1

2

6 8

3

0 (s)

1 (p)

2 (d)

0

-1,0,+1

-2,-1,0,+1,+2

2

6

10

18

4

0 (s)

1 (p)

2 (d)

3 (f)

0

-1,0,+1

-2,-1,0,+1,+2

-3,-2,-1,0,+1,+2,+3

2

6

10

14

32

n = 1, 2, 3, ...

l = 0, 1, 2, 3, ... , n-1.

m = 0, ± 1, ±2, ±3, … , ±l.

7p6 7d10

6f14

8s2 7p6

5gX

Tabela Periódica estendida (+ bloco “g”)

Qual é o número máximo de elétrons que podem ser identificados

para (n=3; l=2; m=+3) e (n=4;l=1;m=0;s=-1/2), respectivamente?

a) 2 e 1

b) 18 e 1

c) Nenhum e 0

d) Nenhum e 1

e) 1 e 1

Prediga a configuração eletrônica do estado fundamental de: (a) um átomo de vanádio (b) um átomo de chumbo (c) um átomo de bismuto (d) um átomo de arsênio. Resp. (a): [Ar]3d34s2. Resp. (b): [Xe]4f145d106s26p6. Resp. (c): [Xe]4f145d106s26p3.