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A posição do elétron é especificada por uma “função de onda” As diferentes funções de onda possíveis (os elétrons!) serão identificadas por 4 números quânticos: n, l, ml e ms.Schorödinger http://www.sbfisica.org.br/v1/portalpion/index.php/materiais- didaticos/92-quantica-para-iniciantes-ep-1-o-gato-de- schroedinger-e-a-fisica-quantica Orbitais e números quânticos •Se resolvermos a equação de Schrödinger, teremos as funções de onda e as energias para cada elétron. •Chamamos as funções de onda de orbitais. •A equação de Schrödinger necessita de três números quânticos: n l ml Orbitais e números quânticos Número quântico principal, n. Este é o mesmo n de Bohr. Representam os níveis de energia. À medida que n aumenta, o orbital torna-se maior e o elétron passa mais tempo mais distante do núcleo O número secundário ou quântico azimutal, l. •Depende do valor de n. •Os valores de l começam no 0 e podem ir até n -1. Ex.: quando n = 1, l só pode ser 0 quando n = 2, l pode ser 0 e 1 •Normalmente utilizamos letras para designar o número quântico azimutal l: s, p, d, f, g, h... para l = 0, 1, 2, 3, 4, 5... •Geralmente nos referimos aos “subníveis” s, p, d , f... Ex.: No nível n = 2, existem apenas os subníveis 2s e 2p •O número quântico azimutal fornece a forma da nuvem eletrônica Orbitais e números quânticos O número secundário O número secundário O número quântico magnético, ml. •Depende de l. •Valores inteiros entre -l e +l. Ex.: quando l = 0 (subnível s), ml = 0 quando l = 1 (subnível p), ml = -1, 0, +1 Orbitais e números quânticos • Representam os orbitais e fornecem a orientação espacial do orbital. Ex.: No nível n = 2, existem os subníveis 2s e 2p. No subnível 2s existe apenas um orbital, aquele com ml = 0, e no subnível 2p existem três orbitais, aqueles com ml = -1, 0 e +1. O número quântico magnético, ml Orbitais e números quânticos Spin eletrônico (ms = +½ e – ½) Orbitais e números quânticos Princípio de exclusão de Pauli: Em um átomo, dois elétrons não podem possuir os quatro números quânticos iguais. Ex.: 1s𝟐 Elétron 1: n, l, ml, ms Elétron 2: n, l, ml, ms Princípio de exclusão de Pauli: Em um átomo, dois elétrons não podem possuir os quatro números quânticos iguais. A regra de Hund Elétrons numa mesma subcamada tendem a permanecer desemparelhados (em orbitais separados), com spins paralelos. Portanto, haverá uma menor repulsão Inter eletrônica. Ex.: 2p𝟓 Distribuição Eletrônica • Um problema para os químicos era construir uma teoria consistente que explicasse como os elétrons se distribuíam ao redor dos átomos, dando-lhes as características de reação observadas em nível macroscópico; • Foi o cientista americano Linus C. Pauling quem apresentou a teoria até o momento mais aceita para a distribuição eletrônica; Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energia Distribuição Eletrônica (princípio de Aufbau) • Para entender a proposta de Pauling, é preciso primeiro lembrar o conceito de camadas eletrônicas, o princípio que rege a distribuição dos elétrons em torno do átomo em sete camadas, identificadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. Níveis Quantidade máxima de elétrons K 2 L 8 M 18 N 32 O 32 P 18 Q 8 Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energiaDistribuição Eletrônica • Pauling apresentou esta distribuição dividida em níveis e subníveis de energia, em que os níveis são as camadas e os subníveis, divisões dessas (representados pelas letras s, p, d, f), possuindo cada um destes subníveis também um número máximo de elétrons; Subnível Número máximo de elétrons Nomenclatura s 2 s2 p 6 p6 d 10 d10 f 14 f14 Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energiaDistribuição Eletrônica • Quando combinados níveis e subníveis, a tabela de distribuição eletrônica assume a seguinte configuração: Camada Nível Subnível Total de elétronss2 p6 d10 f14 K 1 1s2 2 L 2 2s2 2p6 8 M 3 3s2 3p6 3d10 18 N 4 4s2 4p6 4d10 4f14 32 O 5 5s2 5p6 5d10 5f14 32 P 6 6s2 6p6 6d10 18 Q 7 7s2 7p6 8 Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energiaDiagrama de Pauling • Os elétrons se distribuem segundo o nível de energia de cada subnível, numa sequência crescente em que ocupam primeiro os subníveis de menor energia e, por último, os de maior. Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energiaDiagrama de Pauling 7p 7s 6d 6p 6s 5f 5d 5p 5s 4f 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s 21s 22s 2632 sp 26 43 sp 2610 543 spd 2610 654 spd 261014 7654 spdf 61014 765 pdf Configuração Eletrônica de um Átomo Neutro • Nesse caso, como o átomo é neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons; • É feita a distribuição pelo Diagrama de Pauling até atingir a quantidade do número atômico do átomo em questão. Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energiaConfiguração Eletrônica do 20Ca 21s 22s 2632 sp 26 43 sp Química, 1º Ano do Ensino Médio Configuração Eletrônica em subníveis de energia Configuração Eletrônica do 92U 21s 22s 2632 sp 26 43 sp 2610 543 spd 2610 654 spd 261014 7654 spdf 45 f Configuração Eletrônica do 28Ni 21s 22s 2632 sp 26 43 sp 83d Configuração Eletrônica do 54Xe 21s 22s 2632 sp 26 43 sp 2610 543 spd 61054 pd Configuração Eletrônica de Cátions • Íon positivo (cátion): nº de p > nº de elétrons; • Retirar os elétrons mais externos do átomo correspondente; • Ferro (Fe) Z = 26 → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 (estado fundamental = neutro); • Fe2+ → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 (estado iônico). - - - ++ + + + Configuração Eletrônica do 25Mn 2+ 21s 22s 2632 sp 26 43 sp 53d Configuração Eletrônica do 48Cd 2+ 21s 22s 2632 sp 26 43 sp 2610 543 spd 104d Configuração Eletrônica de um Ânion • Íon negativo (ânion): nº de p < nº de elétrons; • Colocar os elétrons no subnível incompleto; • Oxigênio (O) Z = 8 → 1s2 2s2 2p4 (estado fundamental = neutro); • O2- → 1s2 2s2 2p6. + + + -- - -- Configuração Eletrônica do 35Br - 21s 22s 2632 sp 510 43 pd 26 43 sp 64 p Configuração Eletrônica do 16S 2- 21s 22s 2632 sp 43p 63p Desafio 1 Considerando-se um elemento M genérico qualquer, que apresenta configuração eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5, pode-se afirmar que: I. seu número atômico é 25; II. possui 7 elétrons na última camada; III. apresenta 5 elétrons desemparelhados; IV. pertence à família 7A. Estão corretas as afirmações: a) I, II e III somente b) I e III somente c) II e IV somente d) I e IV somente e) II, III e IV somente Desafio – 2 O número de elétrons em cada subnível do átomo estrôncio (38Sr), em ordem crescente de energia, é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 3d10 5s2 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4p6 4s2 3d10 5s2 e) 1s2 2s2 2p6 3p6 3s2 4s2 4p6 3d10 5s2 7p 7s 6d 6p 6s 5f 5d 5p 5s 4f 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s Desafio – 3 Sendo o subnível 4s1 (com um elétron) o mais energético de um átomo, podemos afirmar que: I. o número total de elétrons desse átomo é igual a 19; II. esse apresenta quatro camadas eletrônicas; III. a sua configuração eletrônica é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. a) Apenas a firmação I é correta. b) Apenas a firmação II é correta. c) Apenas a firmação III é correta. d) As afirmações I e II são corretas. e) As afirmações II e III são corretas. 7p 7s 6d 6p 6s 5f 5d 5p 5s 4f 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s Exceções ao princípio da construção 24Cr Exceções ao princípio da construção 29Cu Uma substância apresenta em sua estrutura um átomo cujo subnível mais energético é 5s1 de modo que: I O número total de elétrons desse átomo é igual a 37. II Este átomo apresenta 5 camadas eletrônicas. III Apresenta 2 elétronsdesemparelhados. Pode-se afirmar que: a) apenas a afirmação I é correta. b) apenas a afirmação II é correta. c) apenas a afirmação III é correta. d) as afirmações I e II são corretas. e) as afirmações II e III são corretas 7p 7s 6d 6p 6s 5f 5d 5p 5s 4f 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s Considere a configuração eletrônica do átomo de neônio a seguir: Os números quânticos do elétron mais energético desse átomo são, respectivamente, a) n = 2; l = 1; m = – 1; s = + ½. b) n = 2; l = 1; m = + 1; s = + ½. c) n = 1; l = 0; m = 0; s = – ½. d) n = 1; l = 1; m = + 1; s = + ½. e) n = 1; l = 0; m = 0; s = + ½. Adotando-se, por convenção, que o primeiro elétron distribuído assume o valor de spin igual a – ½ , o conjunto de números quânticos do ELÉTRON DE DIFERENCIAÇÃO (maior energia) do átomo 20X é: a) n = 4; l = 0; m = 0; s = – ½. b) n = 3; l = 2; m = – 1; s = + ½. c) n = 3; l = 2; m = 0; s = + ½. d) n = 4; l = 0; m = 0; s = + ½. e) n = 3; l = 1; m = + 1; s = – ½. Qual o número de elétrons na eletrosfera de um determinado átomo que tem os seguintes números quânticos para o seu último elétron? Principal = 3. Secundário = 1. Magnético = 0. a) 10. d) 16. b) 12. e) 18. c) 14. Considere a configuração eletrônica do neônio a seguir 1s2 2s2 2p6. Os números quânticos principal, secundário, magnético e spin, do elétron mais energético são, respectivamente: a) 2, 1, – 1, + ½ . d) 1, 1 + 1, + ½. b) 2, 1, + 1, + ½. e) 1, 0, 0, +½. c) 1, 0 , 0,– ½. A configuração eletrônica de um elemento químico indica a existência de 9 elétrons com número quântico principal 4 (n = 4). O elemento químico tem número atômico: a) 9. d) 39. b) 27. e) 41. c) 37. Na natureza, existem alguns materiais que, na presença de um campo magnético, tornam- se ímãs fracos ou não. Esses materiais são classificados em ferromagnéticos, paramagnéticos e diamagnéticos. Materiais paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos Paramagnéticos Possuem elétrons desemparelhados → na presença de um campo magnético, alinham-se, fazendo surgir um ímã que tem a capacidade de provocar um leve aumento na intensidade do valor do campo magnético em um ponto qualquer. ❖ São fracamente atraídos pelos ímãs. ❖ o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre etc. Diamagnéticos Materiais paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos São materiais que, se colocados na presença de um campo magnético, têm seus ímãs elementares orientados no sentido contrário ao sentido do campo magnético aplicado. ❖ Um campo magnético na substância que possui sentido contrário ao campo aplicado. Ex.: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo etc. ❖ os átomos apresentam todos os elétrons emparelhados Ex:. Ti 22, Zn 30, O8 Ferromagnéticos Apresentam características bem diferentes dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos. ❖Esses materiais imantam-se fortemente se colocados na presença de um campo magnético. ❖ São substâncias ferromagnéticas somente o ferro, o cobalto, o níquel e as ligas que são formadas por essas substâncias. ❖Os materiais ferromagnéticos são muito utilizados quando se deseja obter campos magnéticos de altas intensidades. Capítulo 4 Química 03 Distribuição eletrônica; Paramagnetismo, diamagnetismo e ferromagnetismo