QUÍMICA GERAL
UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS
Prof. Cristian Berto da Silveira
Química Geral
REVISÃO
PARTÍCULAS ATÔMICAS
ELETROSFERA
NÚCLEO
NÚCLEO: Contém Prótons e Nêutrons.
ELÉTROSFERA: Contém Elétrons.
Partículas
Carga Relativa
Massa Relativa
Prótons
+1
1
Nêutrons
0
1
Elétrons
-1
1/1840
Química Geral
NÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICAS
ÁTOMO DE
HIDROGÊNIO
ÁTOMO DE
HÉLIO
ÁTOMO DE
SÓDIO
1 Próton
2 Prótons
11 Prótons
Nenhum Nêutron
2 Nêutrons
12 Nêutrons
1 Elétron
2 Elétrons
11 Elétrons
Número Atômico = 1
Número Atômico = 2
Número Atômico = 11
Número Massa = 1
Número Massa = 4
Número Massa = 23
Química Geral
Número Atômico (Z) = É o número correspondente à carga nuclear, ou seja, o
número de prótons existente no núcleo.
Z=p
Z = Número Atômico.
p = Número de Prótons.
Número Massa (A) = É o número correspondente à soma das quantidades de
prótons e de nêutrons existentes no núcleo.
A=p+n
A = Número de Massa.
p = Número de Prótons.
n = Número de Nêutrons.
Química Geral
Exercícios
1. O átomo de magnésio apresenta doze prótons e doze nêutrons. Qual o número
atômico e o número de massa deste elemento?
2. Descobrir o número de prótons, de nêutrons e de elétrons do átomo de carbono
que apresenta Z = 6 e A = 13.
Química Geral
UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS
2 - Números Quânticos
As teorias da MECÂNICA QUÂNTICA, definidas por Planck, De Broglie, Schrödinger
e Heisemberg, dentre outras, auxiliaram na identificação dos elétrons.
Os NÚMEROS QUANTICOS são os modelos que nos auxiliam na localização
e identificação da posição do elétron na orbita de um átomo.
1. Números Quânticos Principal (n);
2. Números Quânticos Secundário (l);
3. Números Quânticos Magnético (ml);
4. Números Quânticos Spin (ms);
Química Geral
1. Números Quânticos Principal (n): É um número inteiro que representa os níveis
de energia, desde n = 1, para o primeiro nível; n = 2 para o segundo nível e assim até
o infinito.
O NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL foi
deduzido independentemente por Bohr e
Schrödinger, pela fórmula:
E = - 2.π2 . m . e4 . Z2
n2 . h2
E = energia de uma camada;
m = massa de um elétron;
1 2 3 4 5 6 7
e = carga de um elétron;
Z = número atômico;
h = constante de Planck;
n número quântico principal;
Como nos átomos conhecidos
número
máximo de camada é igual a 7, o NÚMERO
QUÂNTICO PRINCIPAL VARIA DE 1 A 7.
Química Geral
O cientista Sueco Johannes Robert Rydberg definiu o número máximo de elétrons
nas camada.
Número máximo de elétrons nas camadas = 2n2
Camada Número Quântico
Principal
(n)
Número máximo de Número máximo de
elétron (Teórico)
elétron (Prática)
(2n2)
(2n2)
K
1
2.12 = 2
2
L
2
2.22 = 8
8
M
3
2.32 = 18
18
N
4
2.42 = 32
32
O
5
2.52 = 50
32
P
6
2.62 = 72
18
Q
7
2.72 = 98
2
Química Geral
Exercícios
3. Qual o número máximo de elétrons nas camadas atômicas K, M, O e Q?
4. Se o número quântico principal de um elétron for igual a 6 ele estará localizado em
que camada?
2. Números Quânticos Secundário (l): Também conhecido como número quântico
de momento angular do orbital. Caracteriza a uma subdivisão de energia dentro de
cada camada, revelando, desta maneira a existência do Subnível de Energia.
l = 0; 1; 2; ...; n - 1
l = 0; l = 1; l = 2; l = 3;
Química Geral
Camada
l=0
indica o subnível s
l=1
indica o subnível p
l=2
indica o subnível d
l=3
indica o subnível f
Subníveis Existentes na Camada
Quantidade de
Subníveis na Camada
K (n = 1) s (l = 0);
1
L (n = 2) s (l = 0); p (l = 1)
2
M (n = 3) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2);
3
N (n = 4) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2); f (l = 3)
4
O (n = 5) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2); f (l = 3)
4
P (n = 6) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2);
3
Q (n = 7) s (l = 0);
1
Química Geral
1K
1s
2L
2s
2p
3M
3s
3p
3d
4N
4s
4p
4d
4f
5O
5s
5p
5d
4f
6P
6s
6p
6d
7Q
7s
Química Geral
Cada subnível pode representar um ou mais orbitais, sendo que, O NÚMERO
MÁXIMO DE ORBITAIS É CALCULADO PELA EXPRESSÃO:
2l + 1
s
l=0
(2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s
p
l=1
(2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p
d
l=2
(2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d
f
l=3
(2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f
Química Geral
O NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA
EXPRESSÃO:
2.(2l + 1)
s
l=0
2. (2.0 +1) = 2 ELÉTRONS
p
l=1
2. (2.1 +1) = 6 ELÉTRONS
d
l=2
2. (2.2 +1) = 10 ELÉTRONS
f
l=3
2. (2.3 +1) = 14 ELÉTRONS
O NÚMERO MÁXIMO DE ELÁTRONS NAS CAMADAS 32
Química Geral
1K
1s
2 elétrons
2L
2s
2p
3M
3s
3p
3d
4N
4s
4p
4d
4f
32 elétrons
5O
5s
5p
5d
4f
32 elétrons
6P
6s
6p
6d
7Q
7s
8 elétrons
18 elétrons
18 elétrons
2 elétrons
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Exercícios
5. Determine em que camada se localiza o elétron que apresenta:
a) n = 2;
b) n = 4;
c) n = 6;
d) n = 7;
6. Indique a camada e o subnível em que se localiza o elétron que apresenta os
seguintes números quânticos:
a) n = 2; l = 1;
b) n = 4; l = 0;
c) n = 6; l = 3;
d) n = 3; l = 2;
Química Geral
7. Quantos elétrons podem apresentar nas camadas abaixo:
a) n = 2;
b) n = 4;
c) n = 6;
d) n = 7;
Química Geral
3. Números Quânticos Magnético (ml): Caracteriza o orbital em que existe a
probabilidade de se encontrar o elétrons. O número quântico magnético assume
valores positivos e negativos.
s
l=0
(2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s
ml = 0
p
l=1
(2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p
ml = -1, 0, 1
d
l=2
(2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d
ml = -2, -1, 0, 1, 2
f
l=3
(2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f
ml = -3, -2, -1, 0,
1,
2, 3
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4. Números Quânticos Spin (ms): De acordo com a mecânica quântica um elétron
tem dois estados de spin representados pelas setas
sendo que estas setas só
podem assumir dois valores +1/2 e -1/2.
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Exercícios
8. Os três números quânticos de um elétron em um determinado estado são: n = 4;
l = 2; ml = -1. Em que tipo de orbital este elétrons está localizado?
9. Localizar o elétron representado pelos números quânticos n = 5; l = 2; ml = 1 e ms =
1/2.
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10. Indicar os números quânticos do elétron situado na camada L, subnível p e orbital
central.
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Sequência de Energia dos Subnívies.
Linus Pauling (1901 a 1994): Químico norte americano desenvolveu
a metodologia prática que fornece a ordem crescente de energia dos
subníveis.
Tem maior energia o elétron que apresenta a maior soma dos números quânticos
principal e secundário ( n + l).
Exemplo1: Entre os subníveis 5d e 6s qual o de maior energia?
5d - n = 5; l = 2. n + l = 7.
5d é o de maior energia.
6s - n = 6; l = 0. n + l = 6.
Exemplo2: Entre os subníveis 4p e 5s qual o de maior energia?
4p - n = 4; l = 1. n + l = 5.
5s - n = 5; l = 0. n + l = 5.
5s é o de maior energia, pois apresenta
maior número quântico principal.
Química Geral
1K
1s
2 elétrons
2L
2s
2p
3M
3s
3p
3d
4N
4s
4p
4d
4f
32 elétrons
5O
5s
5p
5d
4f
32 elétrons
6P
6s
6p
6d
7Q
7s
8 elétrons
18 elétrons
18 elétrons
2 elétrons
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2...
Química Geral
Regra de Hund: Princípio da Máxima Multiplicidade.
A distribuição dos elétrons é feita em duas etapas:
1. Coloca-se inicialmente um elétron em cada orbital, este deve apresentar spins
paralelos;
2. Após cada orbital, do mesmo subnível, apresentar um elétron inicia-se o
emparelhamento dos demais.
1 Elétron
2 Elétrons
3 Elétrons
5 Elétrons
Química Geral
11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos abaixo. Identificar o última camada,
e o subnível mais energético.
a) Na (Z=11); b) Mn (Z=25); c) Co (Z=27).
Química Geral
11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos dos gases nobres, dos metais
alcalinos, alcalinos terrosos e halogênios.
IMPORTANTE: OS ELÉTRONS MAIS EXTERNOS SÃO USADOS NA
FORMAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS. A TEORIA QUE DEFINE ESTAS
LIGAÇÕES É CONHECIDA COMO TEORIA DA LIGAÇÃO PELA VALÊNCIA.
Química Geral
GEOMETRIA DOS ORBITAIS
É a região do espaço onde existe a máxima probabilidade de se
encontrar um elétron.
Ψv =
Ψv = Função de Onda;
L = Comprimento;
n = número quântico;
[2/L]1/2
. sen [n πk/L]
Schrödinger
1927
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ORBITAL ATÔMICO S
3s
+
2s
n=1
n=2
n=3
1s
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Probabilidade de se encontrar o elétron = 2
Nós 2 =0
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ORBITAL ATÔMICO P
O orbital “p” existe a partir da secunda camada (n = 2, 3, ...)
3px
3py
3pz
+
n=1
n=2
n=3
2px
2py
2pz
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ORBITAL ATÔMICO D
3dz2
3dxz
3dyz
3dxy
3dx2-y2
+
n=1
n=2
n=3
O orbital “p” existe a partir da terceira camada (n = 3, 4,
5...)
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ORBITAL ATÔMICO F
Do not appear until the 4th shell and higher