Estrutura eletrônica dos
átomos
Universidade Federal de Itajubá
Nathan Corsini Leitao-15870
Ricardo Paulo Deperon Inard-15889
Professor: Élcio Barrak
05/11/2015
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Natureza ondulatória da luz
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Para entender a base da estrutura eletrônica devemos então conhecer
um pouco sobre a natureza da luz. A luz que podemos enxergar é um
tipo de radiação eletromagnética, que tem características
semelhantes às ondas formadas na água após a ação de algum
agente esterno.
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O movimento de picos e depressões acontece
periodicamente. A distancia entre dois picos ou
entre duas depressões é chamada de
comprimento de onda. O numero de
comprimentos de onda que passam um ponto a
cada segundo é chamado de freqüência.
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A velocidade de uma onda eletromagnética está diretamente relacionada ao
comprimento de onda e a freqüência, e podemos achar seu valor através da
expressão :
Podemos ver a luz, devido a reações químicas que elas provocam em nossos
olhos e podem ser caracterizadas pelo comprimento de onda que possuem.
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Teoria Quântica
Planck deu o nome de quantum à quantidade fixa de energia que podia
ser liberada ou absorvida como radiação eletromagnética. Ele
considerou que a quantidade de energia E, de um único quantum é
igual à constante multiplicada pela freqüência.
E=hf
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sendo h=6,63x10^-34
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Efeito fotoelétrico
Em 1905 Einstein usou a teoria quântica
para explicar o efeito fotoelétrico,
observado em seu experimento, onde a luz
que incidia numa superfície limpa metálica
levava-a a emitir elétrons.
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Espectros de linha
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Quando a radiação é separada em seus diferentes
comprimentos de onda, forma-se o espectro.
A equação de Balmer foi estendida para um equação mais
geral, que ficou conhecida como equação de Rydberg, que
permitiu calcular os comprimentos de onda de todas
linhas espectrais do hidrogênio.
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Modelo de Bohr
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Os estados de energia do átomo de hidrogênio:
Usando as equações de movimento e interação entre
cargas elétricas, Bohr calculou os níveis de energia
correspondentes a cada órbita permitida. Essas energias
encaixavam-se na seguinte fórmula:
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Comportamento ondultório da matéria
Então De Broglie propôs que o comprimento de onda
característico do elétron ou qualquer outra partícula
depende de sua massa e de sua velocidade
Onde h é a constante de Planck e mv é o momento
do corpo
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Mecânica quântica e orbitais
atômicos
Em 1926, Schrödinger lançou as bases da
mecânica ondulatória ao apresentar um modelo atômico
no qual os elétrons eram vistos como partículas-onda.
Esse modelo, válido até hoje, mostrou que é
impossível determinar corretamente a trajetória de um
elétron, já previsto anteriormente por Heisenberg
através do princípio da incerteza: “é impossível
determinarmos simultaneamente a posição e a
quantidade de movimento de um elétron, com exatidão
em um certo instante”.
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A mecânica quântica nos permite conhecer os estados
de energia possíveis de um sistema através da analise dos
números quânticos.
Dessa forma, cada elétron é caracterizado por 4
números quânticos os quais mostrarão sua situação
energética.
Esses números são:
1) principal (n)
2) secundário(ℓ)
3) magnético(m)
4) spin(s)
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1)
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Principal (n):
Designa o nível de energia/camada do elétron.
Varia de 1 a 7 , de modo que conforme o aumento do número,
aumenta o nível de energia do elétron e também o tamanho do
orbital devido a distancia do núcleo.
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2) secundário(ℓ):
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Também conhecido como azimutal, varia de zero a (n-1) para cada
valor de n
Define o formato do orbital e se relaciona com os subníveis de energia
(s, p, d, f)
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3) magnético(m):
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Relaciona-se com a quantidade de orbitais em cada subnível,
assumindo o valor de -ℓ...0...+ℓ.
Cada valor d m representa um orbital.
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4) spin(s)
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Possivelmente realcionado com o sentido de rotacao do eletron.
Um eletron pode apresentar dois tipos de spin, deduzidos como
sendo:
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Representação de orbitais
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Segundo o modelo atual, o elétron é partícula- onda, o que significa
que possui as característica dupla, de partícula e onda.
É impossível determinar a posição correta do elétron.
Em função dessas duas características, o modelo propõe uma
região onde se tem grande probabilidade de se encontrar o elétron,
essa região é denominada ORBITAL.
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6.7 – Átomos Polieletrônicos
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Simplificadamente, a idéia de um átomo polieletrônico é que para
certo valor d (n) , a energia de um orbital aumenta com o aumento
do valor d (ℓ).
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Princípio da exclusão de Pauli
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Em 1925, Wolfgang Pauli afirmou que, em um átomo, dois
elétrons não podem apresentar a mesma configuração de
números quânticos.
Essa regra ficou conhecida como princípio da exclusão de
Pauli.
Chegando a conclusão que cada orbital só aceita no Maximo
dois elétrons.
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Diagrama de Pauling
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Confeccionou um sistema que determina a ordem crescente
de energia dos subniveis atômicos.
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Regra de Hund
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Princípio da Máxima multiplicidade
O preenchimento dos orbitais de mesmo subnivel deve ser
feito de modo que tenhamos o maior numero de elétrons
desemparelhados (isolados).
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- Configurações eletrônicas na tabela
periódica
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