Química Geral e Experimental
1º. Sem./2010Engenharias
2
3
Apresentação do Curso
ENGENHARIAS
PROGRAMA DE DISCIPLINA
DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL E EXPERIMENTAL
CURSO: CARGA HORÁRIA: 60 H SEMESTRE:
2010.1PROFESSOR: NELSON VIRGÍLIO DE CARVALHO FILHO
Calendário Acadêmico
Início: 29/01
Término:
Objetivos
5
• GERAL• A importância da química no desenvolvimento de novas
tecnologias (combinar e selecionar materiais). • Evolução dos modelos atômicos, entender os diferentes tipos de
combinações químicas, a partir da compreensão mais profunda sobre a estrutura atômica e de sua influência nas propriedades dos materiais.
• Propriedades dos elementos químicos à sua posição na tabela periódica.
• Diferenciar ligações iônicas, ligações covalentes e ligações metálicas, correlacionado-as às propriedades dos materiais.
• Fundamentos dos processos eletroquímicos, suas aplicações industriais e sua importância para a correta seleção de materiais metálicos e não metálicos usados nos projetos de estruturas e equipamentos
• Identificará as principais funções inorgânicas e orgânicas e suas diferentes aplicações.
Objetivos
6
ESPECÍFICOS• Consolidar os conhecimentos sobre a evolução dos modelos
atômicos • Correlacionar as principais propriedades dos elementos
químicos à sua posição na tabela periódica, • Diferenciar ligações iônicas, ligações covalentes e ligações
metálicas (propriedades dos materiais). • Selecionar materiais metálicos e não metálicos (fundamentos
dos processos eletroquímicos e aplicações industriais). • Identificar as principais funções inorgânicas e orgânicas e
suas diferentes aplicações. • Diagnosticar os modelos atômicos relacionando os diferentes
tipos de combinações químicas com a influência sobre as propriedade dos materiais.
Programa – I Unid.
7
1. Estrutura Atômica2. Periodicidade Química 3. Estrutura Atômica e Espectroscopia - Teste
de Chama 4. Ligações Químicas 5. Estados Físicos da Matéria
Avaliação: Prova dia -
Programa – II Unid.
8
6. Tipos de Sólidos Cristalinos (iônicos; covalentes; moleculares; metálicos)
7. Eletroquímica 8. Células Galvânicas e Células Eletrolíticas 9. Funções Inorgânicas: ácidos, bases, sais e
óxidos. 10.Funções Orgânicas: hidrocarbonetos
saturados e insaturados, compostos oxigenados, nitrogenados e sulfurados.
Avaliação: A definir
Nesta Aula Veremos ...
• Apresentação do Curso
• Aula 1 – Estrutura Atômica
• Evolução do Modelo Atômico
• Modelo Quântico
• Introdução a Práticas em Laboratório
Bibliografia
10
Básica
• CHAMIZO, J.A.; GARRITZ, A. Química Geral e Experimental. São Paulo: Prentice-Hall Pearson Educacional, 2003.
• BRADY, James E. HUMISTON, Gerard E. Química Geral - Vol.1. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
• KOTZ, John C.; TREICHEL, Paul Jr. Química e Reações Químicas. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
Complementar
• BROWN, Lawrence S e HOLME, Thomas A.- Química Geral Aplicada à Engenharia – Ed. CENGAGE Learning
Introdução
11
• Por que estudar Química Geral num Curso de Engenharia ?
• 1
• 2
• 3
12
Estrutura Atômica
Evolução dos Modelos
Mas afinal, de que é mesmo
formado a matéria?
Não é de hoje que as pessoas perguntam:
"Do que o mundo é feito?" e
"O que o mantém unido?"
13
Estrutura Atômica
Linha do Tempo
14
Estrutura Atômica
Linha do Tempo
15
Estrutura Atômica
Os Gregos
16
Estrutura Atômica
Os Gregos
DEMÓCRITO (400 AC)
Ao contrário das idéias defendidas por Aristóteles, partidário da divisibilidade
infinita da matéria, Eu e o LÉUCIPO, defendemos que há um limite de divisibilidade e denominamos de
“ATOMO”, A = sem e TOMO = divisão a essa menor partícula constituinte dos
vários materiais formadores do Universo concreto. Mas não dá prá
provar :-)))
Pergunta Fácil: O termo "átomo" é uma expressão errada. Por que?
17
TALES DE MILETO (450
AC)
Atritando uma resina vegetal (âmbar) contra a lã de um tecido de couro observei que a resina
atraía os pelos da lã. Esse fato me despertou a
curiosidade para a existência de cargas na matéria!
Do grego, âmbar = elektron
Estrutura Atômica
Os Gregos
18
Estrutura Atômica
Lavoiseier (1743 – 1794)
A soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos de uma reação - Lei de Conservação das Massas
Tratado Elementar da Química (33 elementos) 4 elementos !?
Lavoisier, o pai da Química moderna, foi acusado de
corrupção pela Revolução Francesa e guilhotinado.
Na natureza nada se cria,
nada se perde, tudo se
transforma
Por que exatamente nada se perder e tudo se transforma?
O que poderia existir de tão essencial no coração da materia capaz de resistir até mesmo ao fogo?
19
Estrutura Atômica
Evolução dos Modelos
20
Estrutura Atômica
Modelo de Dalton
Em 1808, o inglês John Dalton propôs um modelo de átomo onde pregava as seguintes idéias:
Basicamente, minha Teoria diz o seguinte:
- os átomos são formados por minúsculas esferas “maciças”, indestrutíveis e
indivisíveis- átomos com mesma massa e tamanho
constituem um “elemento químico”,- a combinação de átomos diferente, em “proporções inteiras” origina substâncias
diferentes.
21
Estrutura Atômica
Modelo de Dalton
Eu adoro essas
bolinhas!
22
Entra em cena a eletricidade...
Em 1786...
Luigi Galvani observa a “eletricidade
animal”.
E, em 1800...
... Alessandro Volta desenvolve a pilha.
Estrutura Atômica
Natureza Elétrica da Matéria
23
Estrutura Atômica
Natureza Elétrica da Matéria
Descargas elétricas em gases a baixa pressão
“Gases de um modo geral não conduzem corrente elétrica quando à pressão ambiente (veja foto)”.
“No entanto quando submetidos a baixas pressões, eles podem tornar-se condutores elétricos” (Willam Crookes – 1879)
Como foi descoberto ?
Utilizando tubo de vidro denominado “ampolas de Crooker” – arco elétrico
24
Estrutura Atômica
Natureza Elétrica da Matéria
24
“Há indícios de que os átomos possam ser constituídos por partículas ainda menores”.
Estudando tubos com gases rarefeitos (baixa pressão), submetidos a altas tensões elétricas...
... William Crookes acreditou ter encontrado um quarto estado da matéria, ao qual ele chamou de “matéria radiante”.
Ampolas de Crookes: ampola de vidro ligada a uma bomba de vácuo, com duas pontas de metálicas (eletrodos) em cada extremidade ligadas a uma bateria.
25
Estrutura Atômica
Modelo de Thomson
26
Estrutura Atômica
Modelo de Thomson
Os “raios ” são um fluxo de minúsculas partículas que, emitidas do cátodo, viajam em linha reta.
( Thomson, 1887)
Os “raios ” são um fluxo de minúsculas partículas que, emitidas do cátodo, viajam em linha reta.
( Thomson, 1887)
Os raios catódicos movimentam um “catavento” de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.
Os raios catódicos movimentam um “catavento” de mica, permitindo concluir que são dotados de massa.
27
Estrutura Atômica
Modelo de Thomson
Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta
Os raios catódicos, quando incidem sobre um anteparo, produzem uma sombra na parede oposta do tubo, permitindo concluir que se propagam em linha reta
Os raios catódicos são desviados no sentido da placa carregada positivamente, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.
Os raios catódicos são desviados no sentido da placa carregada positivamente, permitindo concluir que são dotados de carga elétrica negativa.
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Estrutura Atômica
Modelo de Thomson
Tais resultados foram observados qualquer que fosse o gás e o metal que constituía os eletrodos e Thomson conclui ...
Os “raios ” são um fluxo de minúsculas partículas que, emitidas do cátodo em direção ao ânodo, viajam em linha reta. Também são dotadas de momento, ou seja, têm massa e velocidade. O feixe de raios catódicos é atraído por um campo elétrico positivo. Portanto, os raios catódicos possuem carga negativa
Tais partículas foram chamadas de elétrons.
Em homenagem a Tales de Mileto:
Do grego, âmbar=elektron
29
Estrutura Atômica
Modelo de Thomson
Em 1898, Thomson sugeriu que um átomo poderia ser uma esfera carregada positivamente, na qual alguns elétrons estariam “incrustados”.
“modelo do pudim de passas”.
Esse negócio de modelo atômico
me dá uma fome!!!
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Estrutura Atômica
Descoberta do Próton
Então, se os elétrons são negativos e a matéria é eletricamente neutra...Em 1886, usando um tubo de Crookes modificado, no qual o cátodo possuía uma fenda localizado próximo ao meio do tubo...
...Goldstein observou um fluxo incandescente, que parecia começar na fenda e mover-se em direção ao ânodo.
E constatou que os “raios canais” consistiam de partículas carregadas positivamente.
Assim ao final do século XIX, com a descoberta do próton e do elétron, já estava comprovado que o átomo é divisível. Logo um novo modelo se fazia necessário ... Qual ?
31
Estrutura Atômica
A Radioatividade
• O fenômeno da radioatividade foi descoberto pelo físico frances Henri Becquerel, em 1896. Becquerel, realizou vários estudos e verificou que sais de urânio emitiam radiação semelhante à dos Raios-X, impressionando chapas fotográficas
• Sendo o átomo, até então, completamente maciço, como explicar tal fenômeno?
• Qual a carga das partículas radioativas: negativa, positiva ou neutra? Qual sua massa?
32
Estrutura Atômica
A Radioatividade
Marie Cure, estimulada pelas descobertas dos Raios-X, feitas por Roentgen, e das radiações de urânio por Becquerel, iniciou trabalhos de pesquisa que a levariam a identificar três tipos de emissão radioativa: alfa, beta e gama. Foi ela também que criou o nome Radioatividade
Marie Curie(1867-1934)
33
Estrutura Atômica
Modelo Rutherford
Ernest Rutherford (1871 – 1937)
O que deve acontecer se um
feixe de partículas alfa incidir sobre
uma fina lâmina de um metal ?
34
Estrutura Atômica
Modelo Rutherfordfin
a lâmin
a de o
uro
(0,0001 mm
)
tela protetora revestida de sulfeto de zinco (ZnS
).
"po
lôn
io"
(Po
), c
on
tid
o n
um
blo
co d
e ch
um
bo
(P
b)
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Estrutura Atômica
Modelo Rutherford
Proposta de Rutherford para Explicar as Observações do Experimento:
SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR
• O próton é cerca de 1836 vezes mais pesado que 1 elétron.
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Estrutura Atômica
Modelo Rutherford
SURGE ASSIM, O ÁTOMO NUCLEAR
• Os elétrons (negativos) girando ao redor do núcleo (positivo), pois sem movimento os elétrons (-) seriam atraídos pelo núcleo (+) colisão desintegração
Porém ... uma contradição no modelo atômico de Rutherford.
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Estrutura Atômica
Modelo Rutherford
Segundo a teoria clássica do eletromagnetismo, uma carga elétrica em movimento acelerado emite energia (perde energia) na forma de ondas eletromagnéticas. O elétron em movimento circular estaria sujeito à aceleração centrípeta e iria emitir energia até cair no núcleo. O sistema atômico entraria em colapso e a matéria estaria comprometida na sua estrutura básica.
Mas isso não ocorre ...
38
Estrutura Atômica
Modelo Rutherford
•Como sair desse impasse ?
•A solução começo a surgir com o desenvolvimento da mecânica ondulatória.
•Assim, em 1913, Niels Bohr criou um novo modelo atômico baseado em espectros de emissão.
• Para entender melhor o que vem pela frente, vamos dar uma olhada no estudo da sondas em especial a a
luz.• Era preciso ajustar o modelo ou reformular a física. A essas alturas já eram conhecidas as explicações inovadoras do corpo negro, pela criação do quantum de Planck e do efeito fotoelétrico. Era provável que o movimento orbital do elétron fosse explicado com conceitos estranhos à física clássica.
39
Estrutura Atômica
Ondas Eletromagnéticas
Energia radiante (ou eletromagnética) possui
caráter ondulatório.Velocidade de propagação.
Comprimento de onda.
Freqüência
c = x
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Estrutura Atômica
Ondas Eletromagnéticas
Propriedades das ondas ...
Luz
c = . v = .
v = vel. propagação da onda
c = vel. da luz (vácuo) = 3x108 m/s
= comprimento de onda
T = período = 1 / = frequência da radiação emitida (ciclos/seg)
num. de onda (cm -1)
41
Estrutura Atômica
Ondas Eletromagnéticas
São ondas formadas pela oscilação simultânea de um campo elétrico e um campo magnético perpendiculares entre si e que transmitem energia eletromagnética.
Ex.: LUZ
... e se propaga com velocidade constante :(c) = 300.000 km/seg.
42
Estrutura Atômica
Ondas Eletromagnéticas
As ondas eletromagnéticas transportam energia que é diretamente proporcional a frequência de onda (efeito fotoelétrico)
E α
43
Estrutura Atômica
Decomposição da Luz
44
Estrutura Atômica
Decomposição da Luz
• Qual a diferença entre as cores ?
• Vermelho - = 700 nm• Amarelo - = 580 nm• Verde - = 530 nm
1 nm = 10-9 m
Comprimento de onda. Freqüência
c = x
45
Estrutura Atômica
Espectro Eletromagnético
46
Estrutura Atômica
Espectro Descontínuo
47
Estrutura Atômica
Espectro Descontínuo
• A espectroscopia, tinha uma indicação, era a estranha distribuição das raias ou linhas dos diferentes espectros de diferentes elementos.
48
Estrutura Atômica
Espectro Eletromagnético
Pois bem, no início do século XX surgiu a seguinte pergunta ...
... Estariam essas raias do espectro descontínuo ligadas à estrutura atômica ?
Veja as cenas dos próximos capítulos ...
49
Estrutura Atômica
Espectro Eletromagnético
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:
Em que “h” é a constante de Planck = 6,63 x 10 -34 J x s.E = h .
Em 1913, o cientista dinamarquês Niels Bohr, aprimorou o modelo atômico de Rutherfford, utilizando a Teoria de Max
Planck
50
Estrutura Atômica
Espectro Eletromagnético
Já sabemos que: e:
Então: Efóton = h x c
“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?
c = x E = h x
= c /
51
Estrutura Atômica
Modelo de Bohr
Niels Bohr
• Os elétron se movem ao redor do núcleo em um no. limitado de órbitas bem definidas – “órbita estacionária”.• movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia•Ao saltar de uma órbita estacionária p/ outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade de energia bem definida, chamada “quantum” de energia
52
Estrutura Atômica
Modelo de Bohr
53
Estrutura Atômica
Modelo de Bohr
54
Estrutura Atômica
Modelo de Bohr
máx. e-
K 2
L 8
M 18
N 32
O 32
P 18
Q 2
• Estudos posteriores mostraram que os orbitais eletrônicos (de todos os átomos) se agrupavam em 7 camadas
Em cada camada os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia (níveis de energia) e só pode conter um número máximo de elétrons
KLMNOPQ 2 8 18 32 32 18 2
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Estrutura Atômica
Espectro Descontínuo
• Considerando que os elétrons só podem soltar entre órbitas bem definidas, é fácil entender por que nos espectros descontínuos aparecem sempre as mesmas raias de cores também bem definidas• Assim nasceu o modelo atômico de Rutherord-Bohr (1913), onde diz-se também que os elétrons obedecem a mecânica quântica e não a mecânica clássica, como se pensava antes de Bohr
Explicação para os Espectros Descontínuos
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Estrutura Atômica
Espectro Descontínuo
57
Estrutura Atômica
Espectro Descontínuo
... ou Atômico
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Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
• Novas Observações novos experimentos novas conclusões
Em cada camada os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia (níveis de energia) e só pode conter um número máximo de elétrons
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Bohr foi capaz de obter a equação de Rydberg (série de Balmer), bem como o valor numérico da constante usada naquela expressão (R).
Infelizmente sua teoria apresentou falhas, mas o uso do conceito de energia quantizada para o elétron tem sobrevivido até hoje.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
60
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.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
61
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.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
62
Estrutura Atômica
Modelo de Sommerfeld
63
Aos subníveis foram dados nomes:
Esses nomes são relativos aos orbitais correspondentes (falaremos neles daqui
a pouco).
Nome Valor de “l”
Capacidade 2 (2 l + 1)
“s” (sharp) 0 2
“p” (principal) 1 6
“d” (diffuse) 2 10
“f” (fundamental) 3 14
“g” 4 18
“h” 5 22
“i” 6 26
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
64
Se, em cada nível de número quântico principal “n” existem “n” subníveis:
K : 1
L : 2
M : 3
N : 4
O : 5
P : 6
Q : 7
NÍVEIS Subníveis
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f 5g
6s 6p 6d 6f 6g 6h
7s 7p 7d 7f 7g 7h 7i
Capacidade máxima
2
8
18
32
50
72
98R : 8 8s 8p ... 128
x = 2 n2
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
65
Como “ordenar” os subníveis de energia?
ESTABILIDADE
Suponha que, num átomo de hidrogênio, um elétron receba energia e “salte” para o subnível 4s:
1s
4s
Ao retornar à posição original, o elétron libera energia na forma de onda eletromagnética...
1s
4s
...cujo comprimento de onda () é de 97,2 nm.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
66
A freqüência correspondente () é calculada por:
= c /
= 3,00 x 109 m/s / 97,2 x 10-9 m.
= 3,09 x 1015 s-1 ou 3,09 x 1015 Hz.Mas a energia do fóton é dada por:
E = h x
Então:E = 6,63 x 10-34 J x s x 3,09 x 1015 s-1.
E = 2,05 x 10-18 J ou 12,8 eV.1s
4s
E = 12,8 eV.
Fazendo o mesmo para os demais subníveis, é possível colocá-los em ordem crescente de energia.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
67
Princípio Aufbau.
“Se adicionarmos 1 elétron a um átomo com número atômico Z, teremos a configuração do elemento com número atômico (Z + 1).”
Subníveis
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f 5g
6s 6p 6d 6f 6g 6h
7s 7p 7d 7f 7g 7h 7iLinus C. Pauling
(1901 – 1994)
K : 1
L : 2
M : 3
N : 4
O : 5
P : 6
Q : 7
NÍVEIS
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
68
Observe um exemplo de distribuição eletrônica por subníveis (Princípio Aufbau):
Seja o elemento Fe (Z = 26):Subníveis
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f 5g
6s 6p 6d 6f 6g 6h
7s 7p 7d 7f 7g 7h 7i
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Caso fosse o cátion Fe2+:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
Em ordem de camadas:
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
69
A idéia de órbita é questionada...
Werner Heisenberg (1901 – 1976)
“É impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron”
(Princípio da Incerteza).
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
70
E também o comportamento do elétron...
Louis de Broglie (1892 – 1987)
“Se ondas eletromagnéticas comportam-se como partículas, uma partícula em movimento deve ter características ondulatórias”.
E = m x c2.
E = h x
m x c2 = h x
Mas, c = x
Então:
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
= hm x v
71
Então, se não há órbita...
Esse é o conceito de orbital.
Usando equações de onda...
Erwin Schrödinger (1887 – 1961)
Schrödinger consegue descrever o elétron num átomo de hidrogênio...
...e, juntamente com Heisenberg, é considerado fundador da mecânica quântica.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
“Existe uma região em torno do núcleo na qual a
probabilidade de se encontrar um elétron é máxima”.
72
Se a eletrosfera está “dividida” em níveis...
K
L
M
N...esses em subníveis...
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
... e os subníveis em orbitais...
... quantos elétrons “caberiam” num orbital?
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
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Átomos de prata têm um elétron desemparelhado (isolado, pelo Princípio de Aufbau):
O fato de eles sofrerem desvio ao passar em um campo magnético significa que são dotados de “spin”.
Wolfgang Pauli (1900 – 1958)
“Um orbital comporta no máximo dois elétrons, desde que tenham spins contrários (antiparalelos)”.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
74
Isso é explicado porque...
Repulsão elétrica
Atração magnéticaPortanto, não importa o formato do orbital, sua capacidade máxima é sempre a mesma.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
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Falando em formatos...
http://winter.group.shef.ac.uk/orbitron/AOs/1s/index.htmlOrbitron - Quer conhecer os formatos dos orbitais atômicos, inclusive os orbitais g? Quer observar como ocorre a formação dos orbitais moleculares? EM INGLÊS
http://www.webelements.com/
http://www.chm.davidson.edu/vce/AtomicOrbitals/AtomicOrbitals.htmlSítio interessante composto de vários aplicativos em java que permitem a visualização (realidade virtual) de várias experiências. Um dos pontos mais fortes é a visualização dos orbitais atômicos, moleculares e das células unitárias dos retículos cristalinos dos metais e dos sólidos iônicos.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
76
77
Orbitais “d”
Orbital “f”
Representação esquemática de um orbital qualquer:
Elétrons com spins contrários.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
78
Temos, então, um “panorama” da eletrosfera de um átomo:
... que são formados por subníveis...
K
L
M
N
Existem os níveis...
1s
2s 2p
4s
3s 3p 3d
4p 4d 4f
... e esses pelos orbitais...
...que comportam no máximo dois elétrons cada um.
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
79
Cada elétron num átomo é “identificado” por um conjunto de nos. quânticos:
“Não existem dois elétrons num átomo com o mesmo conjunto de números quânticos (Princípio da Exclusão de Pauli)”.
Nome Símbolo Característicaespecificada
Informaçãofornecida
Valores possíveis
Principal n Nível Distância emrelação ao
núcleo
1, 2, 3, 4, 5, 6, ...
Secundário(azimutal)
l Subnível Forma do orbital
0, 1, 2, 3, ... (n-1)
Magnético ml Orbital Orientaçãodo orbital
- l, ..., 0, ..., +l
Spin ms Spin Spin + 1/2, - 1/2
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
80
Finalmente, vejamos a distribuição de elétrons por orbitais:
15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Subnível mais energético.
“Os elétrons num mesmo subnível tendem a permanecer em orbitais separados com spins paralelos”.
“REGRA DE HUND”
27Ni: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 n = 3
l = 2
m = - 1 s = + 1/2 ou – 1/2
Estrutura Atômica
Modelo Orbitais Atômicos
81
Estrutura Atômica
Espectro de Emissão
82
Estrutura Atômica
Espectro de Emissão
83
Estrutura Atômica
Modelo Quântico Atual
84
Estrutura Atômica
Descoberta do Nêutron
James Chadwick
O Físico Británico James Chadwick ganhou o Prêmio Nobel de Física en 1935 pelo descobrimento do neutrón. Esta descoberta contribuiu para o desenvolvimento da fissão nuclear e da bomba atómica.
próton
elétronnêutro
n
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Estrutura Atômica
Partículas Sub-atômicas
próton
elétronnêutro
n
86
Estrutura Atômica
Novas Partículas Sub-atômicas
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Estrutura Atômica
No. Atômico e No. de Massa
A = Z + A = Z + NN
Z NÚMERO ATÔMICO: é o número de prótons que um átomo possui.
A NÚMERO DE MASSA: representa a massa aproximada de um átomo.
N NÚMERO DE NÉUTRONS: é o número de néutrons que o átomo possui.
Z = eZ = e--
““átomo átomo
neutro”neutro”
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Estrutura Atômica
Elementos Químicos
89
Estrutura Atômica
Isótopos
NM NÚMERO DE MASSA: média ponderada da abundância dos isótopos que ocorrem naturalmente (os artificiais não entram), exemplo:
O NM = (99,7%.16 + 0,04%.17 + 0,2%.18)/100% = 15,99..
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Estrutura Atômica
Isótopos do Hidrogênio
(*) radioativo
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Estrutura Atômica
Isótopos Radioativos
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Estrutura Atômica
Isoátomos
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Estrutura Atômica
Ións
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Estrutura Atômica
Átomos e Ínos
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Onde Estudar a Aula de Hoje
No Livro
• Q.Geral Ap. a Eng. – Cap. ...
Na Internet
• A Aventura das Partículas - http://www.sprace.org.br/AventuraDasParticulas/index.html
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Na Próxima Aula Veremos ...
Aula 2 - Periodicidade Química
2.1 - Lei Periódica; 2.2 - Tabela periódica moderna; 2.3 - Propriedades Periódicas.
Química Geral e Exp
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Contato
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Prof. Nelson Virgilio
Engenheiro Químico – UFBAEsp. Processos Petroquímicos e Eng.
Química (Bolonha-Itália)