Capítulo 6 – Estrutura eletrônica
dos átomos
Alunos: Matheus Silva Franco nº 17016
Ricieri Lima de Oliveira nº 17025
Professor: Élcio Rogério Barrak
Engenharia de Produção
Universidade Federal de Itajubá
Tópicos
A importância do estudo da luz
Natureza e propriedades da luz
O Espectro eletromagnético
Radiação do corpo negro
Quantum
O efeito fotoelétrico e os fótons
A natureza dual da luz
O espectro de linhas
O modelo atômico de Bohr
O comportamento ondulatório da matéria
O princípio da incerteza
Os orbitais atômicos
Princípio da exclusão de Pauli
Classificação Periódica
A importância do estudo da luz
O entendimento de como a luz interage com a matéria
ajuda-nos a compreender o comportamento dos
elétrons no átomo.
Natureza e propriedades da luz
Luz visível: radiação eletromagnética
Transporta energia pelo espaço
Espectro eletromagnético
Radiação de corpo negro
Na física, um corpo negro é um corpo que
absorve toda a radiação que nele incide:
nenhuma luz o atravessa nem é refletida.
Apesar do nome, corpos negros produzem
radiação eletromagnética, tal como luz. Quando
um corpo negro é aquecido, essas propriedades
o tornam uma fonte ideal de radiação térmica. A
intensidade e o comprimento de onda dessa
radiação dependem da temperatura.
Quantum
Max Planck
Suposição audaciosa: os átomos só podiam
absorver ou emitir pequenas quantidades
(ou “pacotes”) de energia.
Menor quantidade de energia: quantum.
E=hf
*onde h é igual à constante de Planck.
O efeito fotoelétrico e os fótons
O efeito fotoelétrico é o
fenômeno que ocorre quando a
luz incide em uma superfície
metálica limpa, ocorrendo a
emissão de elétrons.
Fóton é um “pacote” de energia que se comporta
como partícula. Faz parte da teoria de Einstein, que
ao desenvolver o conceito de fóton complementou
o trabalho de Planck.
E=hf
A natureza dual da luz
A luz possui características tanto de onda quanto de
partícula. Assim, em certas ocasiões, como na
difração e na interferência, ela se comporta como
onda e em outras situações, como no efeito
fotoelétrico, ela se comporta como partícula.
O espectro de linhas
Para definir o espectro de linhas, definiremos primeiro
o espectro contínuo.
O espectro contínuo resulta da separação de todos os
comprimentos de onda da luz branca (sol). Quando
separamos o feixe de luz original, obtemos uma faixa
contínua de cores sem nenhum ponto branco.
Um espectro contendo apenas radiações de
comprimentos de onda específicos é chamado espectro
de linhas.
Espectros de absorção e de emissão
absorção
emissão
O modelo atômico de Bohr e o
espectro de linhas
Modelo na época: Rutherford (sistema solar).
O descobrimento do espectro de linhas causou
confusão aos cientistas.
Bohr então propôs:
1) O elétron só pode estar contido em uma região
correspondente a uma certa energia definida;
2) Quando o elétron está em um certo estado de
energia “permitido”, ele não irradia energia;
3) Uma mudança de camada significa emissão ou
aborção de energia.
O comportamento ondulatório da
matéria
De Broglie propôs que o comprimento de onda
característico do elétron ou qualquer outra partícula
depende de sua massa e de sua velocidade.
Qualquer objeto que possui massa e velocidade
pode dar origem a uma onda.
Pouco depois, as propriedades ondulatórias do
elétron foram demonstradas, pois os elétrons eram
difratados pelos cristais do mesmo modo que os
raios-X.
Princípio da incerteza
É impossível determinar simultaneamente a posição
e a velocidade de um elétron num dado instante.
A localização de uma onda no espaço não é definida
de forma exata.
Os orbitais atômicos
Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo
onde a probabilidade de se encontrar um elétron é
alta.
Cada orbital tem forma e energia características.
Onde estão os orbitais?
Quatro subníveis principais: “s”, “p”, “d” e “f”
Os orbitais atômicos
Para descrever o orbital, são usados os números
quânticos.
“n” : número quântico principal (tamanho)
“l” : número quântico secundário ou azimutal
(formato)
“m” : número quântico magnético (orientação
espacial)
“s” : spin eletrônico (sentido da rotação do
elétron)
Os orbitais atômicos
Princípio da exclusão de Pauli
Em um orbital podem ficar apenas dois elétrons e
jamais poderão ter os quatros números quânticos
iguais. Pois, obrigatoriamente, terão spins
contrários.
Princípio de Hund
Classificação Periódica
Vale a pena lembrar:
Existem vários tipos de radiações eletromagnéticas
e o espectro eletromagnético é a ferramenta
utilizada para identificá-las.
A luz pode ser tratada tanto como onda quanto
como partícula.
O efeito fotoelétrico é importante para demonstrar a
característica corpuscular da luz.
A própria matéria pode ter comportamento de onda
(ex: elétrons).
É impossível determinar a posição exata de um
elétron no átomo, por isso surgiu o conceito de
orbital.
Referências bibliográficas
Química – A Ciência Central – 9ª edição (Brown,
LeMay e Bursten)
Princípios da Química (Nasterton, Slowinski e
Stanitski)
As faces da Física (Wilson Carron e Osvaldo
Guimarães)