Química - aula 02 a-Bohr

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ESTRUTURA ELETRONICA DOS ÁTOMOS SEGUNDO RUTHERFORD-BOHR
Importância de entender a estrutura eletrônica dos átomos e o comportamento dos elétrons nos átomos: “Quando os átomos reagem, são os elétrons que interagem.”
19/03/2013
Profa Jandyra Pires
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Estrutura eletrônica: número e distribuição dos elétrons ao redor do núcleo (teoria quântica).
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Se o elétron fosse ao encontro do núcleo, o átomo “se desmontaria”
A mecânica clássica de Rutherdord
Não conseguiu responder.
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Frequência (f)= número de ondas que passa pelo cais (ciclos/m ou s = Hertz)
Comprimento de onda (λ)= distância entre ondas (metros)
Velocidade de propagação (v)= λ.f
Nasce a mecânica quântica!
V= 0,5m . 4 ondas/min
V= 2m/min
0,5 m
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Ondas eletromagnéticas
Formadas pela oscilação simultânea de um campo elétrico perpendicular a um campo magnético.
Exemplo de oscilação eletromagnética: luz
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Comportamento da luz (branca – solar ou lâmpada incandescente comum) ao atravessar um prisma
Dispersão da luz branca através de um prisma
Espectro luminoso
Contínuo (arco-íris)
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Verde com λ= 530nm
amarelo com λ= 580 nm
vermelho com λ= 700nm (10-9m)
A diferença entre uma cor e a outra é: o comprimento de onda e a frequência da luz emitida pelo salto de elétrons dos átomos do sol ou da lâmpada.
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Mas... por que o elétron não “gruda no núcleo”? solução: mecânica ondulatória .
Obs:
As ondas eletromagnéticas transportam energia.
Quanto maior a frequência da onda, maior a sua energia!
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Espectro completo: é muito mais amplo do que a luz visível.
Obs: a velocidade de propagação da luz no vácuo: 300.000Km/s
A luz solar leva 8,30 min para chegar na Terra (150 milhões Km)
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Espectros descontínuos ou atômicos:
Tubo de Geissler: gás H2, baixa pressão, alta tensão elétrica (lâmpada de hidrogênoi)
Raias ou bandas
Do espectro
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Espectros descontínuos ou atômicos: cada elemento químico apresenta um espectro específico.
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Final do século XX: qual a relação entre estes estas raias e a estrutura atômica?
Postulados de Bohr:
Os elétrons se movem ao redor do núcleo em um numero limitado de órbitas (chamadas estacionárias);
Movendo-se na mesma orbita, não emitem energia;
Quando trocam de órbita emitem ou absorvem um quantum de energia.
Átomos maiores apresentam espectros com maior numero de raias;
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Quando trocam de órbita emitem ou absorvem um quantum de energia.
Átomos maiores apresentam espectros com maior numero de raias;
Quando os átomos são aquecidos, mais elétrons saltam e aumenta o numero de raias espectrais: ferro e tungstênio incandescente.
QUANTUM= menor quantidade de energia que pode ser emitida ou absorvida como radiação eletromagnética.
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Recebendo energia térmica, elétrica ou luminosa o elétron salta para uma órbita mais externa.
Quando trocam de órbita emitem ou absorvem um quantum de energia (fóton).
Quando retornam para uma órbita mais interna, emite um quantum de energia na forma de luz de cor definida ou outra radiação eletromagnética como UV ou RX.
Milhões de saltos/s = onda eletromagnética – sucessão de fótons = quanta de energia
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Os elétrons só podem saltar entre órbitas definidas, daí as raias do espectro descontínuo e suas cores bem definidas
Ligação energia-matéria
Átomos maiores podem gerar maior número de bandas
O modelo atômico de Rutherford, corrigido pelas ponderações de Bohr, recebeu o nome de Rutherford-Bohr em 1913.
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Estes experimentos levaram Bohr a sugerir a existência das camadas eletrônicas cada uma com determinado numero máximo de elétrons:
Efeito fotoelétrico: incidência de luz sobre superfície metálica causa emissão de elétrons. Cada elemento químico requer certa quantidade (quanta) de energia luminosa para ser capaz de emitir elétrons.
“Quando os átomos reagem, são os elétrons que interagem.”
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Cada elemento químico reage segundo a energia contida em seus elétrons, e em especial, segundo seus elétrons mais externos, que possuem mais energia e são mais reativos. Daí a importância em classificar os átomos segundo suas propriedades físico-químicas
tabela periódica de Mendelyev (física) e de Meyer (química)
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Mendeleyev – 1879
as propriedades químicas dos elementos químcos variam periodicamente com a sua massa
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Germânio
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Modelo Atômico de Rutherford-Bohr:
Em função do seu conteúdo energético, os elétrons ficariam limitados a descrever trajetórias específicas ao redor do núcleo: as camadas eletrônicas (número quântico principal, n). 
E dentro de cada camada eletrônica haveria subcamadas (designadas s,p,d,f) que por sua vez possuiriam orbitais/numero quântico magnético (local mais provável de se encontrar o elétron), e onde caberiam: 2 é em s; 6 é em o; 10 é em d; 14 é em f.
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Distribuição dos elétrons nas camadas.
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Mecânica quântica e orbitais atômicos
Número quântico principal, n = o número de camadas eletrônicas do átomo (1 a 7)
Numero quântico azimutal (0 a 3 ou spdf)
Número quântico magnético : define a orientação do orbital no espaço (-3-2-1, 0, +1+2+3). Cabem dois elétrons em cada um.
Número quântico de spin.
Cada elétron dentro de um átomo é identificado por seus 4 números quânticos (nível de energia)
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Estados energéticos dos elétrons
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l= no quântico azimutal ou secundário 0 a 3 ou spdf
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Cada subnível comporta um numero diferente e ímpar de orbitais (1,3,5,7)
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Número quântico magnético (Ml ou M)
O spin do elétron
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Disposição dos níveis de energia nos orbitais dos átomos até orbitais 4p
Cada quadrícula representa um orbital, em cada quadrícula entram dois elétrons, com spins opostos
Os orbitais em diferentes subníveis diferem em energia
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As subcamadas
e os orbitais s, p, d, f.
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Diagrama de Linus Pauling
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Exercícios
Utilizando o diagrama de Linnus Pauling e a tabela periódica, demonstre a distribuição eletrônica dos seguintes átomos:
H (hidrogênio) de número atômico 1
O de número atômico 8
Na de número atômico 11
Ca (cálcio) de número atômico 20
W (tungstênio) de número atômico 74.
Quais são os elétrons da sua camada mais externa?
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Exercícios
Um átomo cuja configuração eletronica é 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2 tem qual número atômico?
Um átomo de configuração eletronica 1s2,2s2,2p6,3s2,3p3 apresenta quantos elétrons na camada mais externa?
Qual é a configuração eletronica do cátion Ca2+?
Diga qual é a configuração eletronica correta do ferro em camadas. 5626Fe (ZAX)
O átomo de magnésio tem número atômico 12 e número de massa 24. qual é a configuração eletronica do átomo de magnésio que perdeu 2 elétrons? E a sua carga elétrica? Ele é um cátion ou um ânion?
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No fim da década de 70 houve um acidente na empresa Paraibuna de Metais que resultou no despejo de mercúrio e cádmio no rio Paraibuna. Campos, a cidade mais afetada, teve seu abastecimento suspenso por 24 horas.
Os íons dos metais citados são facilmente dissolvidos na água. O numero de camadas utilizadas na distribuição eletrônica do cátion bivalente é: (Z=48).
4;
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6
9
10
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