Estrutura atômica Agronomia

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ESTRUTURA ATÔMICA
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO
PRINCÍPIO DA CONSTRUÇÃO
PROPRIEDADES PERIÓDICAS
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO do átomo
O elétron possui propriedades ondulatórias, e no modelo de Bohr ele é tratado como partícula.
Uma onda se estende pelo espaço e sua localização exata não é definida. 
O princípio da incerteza de heisenberg: não é possível calcular com precisão a posição e momentum de uma partícula no mesmo instante
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO
para um elétron que circula em torno do núcleo de Hidrogênio a uma velocidade de 5x106 ms-1, com uma incerteza de 1%, a incerteza na sua posição é:
Dado que um átomo de hidrogênio tem um diâmetro de 1x10-10 m, a incerteza na posição do elétron é de uma ordem de magnitude maior que o próprio átomo.
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO
O elétron no átomo é como uma onda estacionária, que possui uma frequência fundamental (correspondente ao elétron no nível de menor energia n = 1) e sobretons (1°, 2°, 3° harmônicas...) que são análogos à forma do elétron nos níveis de maior energia do átomo.
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO
O elétron no átomo é descrito pela sua função de onda, Ψ (solução da equação de Schrödinger que determina a energia de um elétron em um dado local no átomo). A solução é o orbital deste elétron.
Interpretação de Born da função de onda do elétron: a probabilidade de localização do elétron É DADA POR Ψ2.
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO
densidade de probabilidade ou densidade eletrônica, [Ψ(r,θ, Φ)]2dV: a probabilidade de encontrar o elétron em um ponto qualquer no átomo de volume infinitesimal dv (possui unidade de volume pm-1)
MODELO MECÂNICO QUÂNTICO
O orbital atômico é escrito em função de três coordenadas polares: o raio r, ângulo θ em relação ao eixo z, e ângulo Φ em relação ao eixo x:
Ψ(r, θ, Φ) = R(r)radial x Y(θ, Φ)angular
Números quânticos
A solução da equação de Schrödinger resulta em três números quânticos, ou constantes fundamentais:
Número quântico principal, n: está relacionado à magnitude (tamanho) e energia do orbital.
Momento angular, l: relaciona-se com o formato do orbital. Possui valores de n – 1 a 0. Seu valor é designado pelas letras s, p, d e f.
O momento magnético, ml, descreve a orientação do orbital no espaço. Assume valores inteiros entre –l, 0 e l. 
Números quânticos
EXERCÍCIO: através dos números quânticos, identifique o número de orbitais possíveis para o elétron nas camadas eletrônicas 4 e 5. Classifique-os de acordo com os respectivos números quânticos.
Números quânticos
Números quânticos
Quarto número quântico: momento de spin (ms): ASSUME VALORES DE -½ ou +½: 
É UMA PROPRIEDADE INTRÍNSECA DAS PARTÍCULAS ELEMENTARES, NÃO RELACIONADA A NENHUM TIPO DE MOVIMENTO, associada à existência de um momento magnético que não é devida ao orbital atômico.
Princípio da exclusão de Pauli: apenas no máximo dois elétrons podem ocupar o mesmo orbital. Quando dois ocupam, não podem ter todos os números quânticos iguais. Assim, seus momentos de spin devem ser pareados ↑↓. 
Probabilidade de localização do elétron
O ELÉTRON É TRIDIMENSIONAL: a probabilidade é dada em termos da função de distribuição radial:
é a probabilidade de se encontrar o elétron em uma superfície de raio r e espessura dr, e é igual à soma das densidades de probabilidade, [Ψ(r,θ, Φ)]2dV, sobre todos os pontos em θ e Φ (em todas as direções) abrangendo uma superfície esférica de raio r
Probabilidade de localização do elétron
O número de picos do gráfico de probabilidade aumenta com n, com o pico mais longe do núcleo sendo mais largo do que os demais.
O número de nodos (local onde probabilidade de o elétron ser encontrado é zero) aumenta com n.
A densidade eletrônica torna-se mais espalhada com o aumento de n.
Representação dos orbitais atômicos
superfície de fronteira (ou superfície limite de probabilidade) abrange 90% da densidade eletrônica. Esta representação é o contorno do orbital.
Representação dos orbitais atômicos
Plano nodal: o elétron nunca é encontrado no plano nodal. 
Cada lobo corresponde a um sinal da função de onda.
PRINCÍPIO DA CONSTRUÇÃO
Repulsões entre os elétrons no átomo polieletrônico e aumento de Z (n° atômico) resulta em Desdobramento de energia dos subníveis. 
A repulsão entre os elétrons dá origem ao efeito blindagem.
PRINCÍPIO DA CONSTRUÇÃO
Princípio da construção 
Os elétrons são distribuídos nos níveis e subníveis em ordem crescente de energia, obedecendo o princípio da exclusão de pauli, de modo a minimizar as repulsões e maximizar a interação com o núcleo (configuração de estado fundamental).
Regra de Hund: se mais de um orbital em um subnível está disponível, primeiro adiciona-se apenas 1 elétron por orbital com spin paralelos ↑↑. Se sobrar elétrons, então adiciona-se o segundo elétron nos orbitais preenchidos, com spin emparelhados ↑↓.
Z aumenta da esquerda para a direita
Os períodos são organizados pelo número quântico principal, n.
Os grupos são organizados pelo preenchimento dos subníveis.
Elementos de um mesmo grupo possuem propriedades químicas semelhantes (possuem mesmo n° de elétrons de valência). Exceção: expansão do octeto.
Qual a configuração eletrônica do bismuto Z = 83?
Qual a configuração do cobalto (Z = 27) e do Telúrio (Z = 52)?
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
O RAIO ATÔMICO É A METADE DA DISTÂNCIA ENTRE OS NÚCLEOS DOS ÁTOMOS VIZINHOS.
O RAIO ATÔMICO GERALMENTE DIMINUI DA ESQUERDA PARA A DIREITA, E AUMENTA DE CIMA PARA BAIXO NO GRUPO.
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
Efeito blindagem e Carga nuclear efetiva (Zeff): a interação entre o núcleo e os elétrons blindados, devido às repulsões mútuas entre os mesmos, é menor do que na ausência do efeito blindagem.
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
Raio iônico: geralmente, o raio iônico de um cátion é menor do que o átomo neutro, e aquele de um ânion, maior do que o átomo neutro.
O raio iônico segue o mesmo comportamento periódico do raio atômico.
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
Energia de ionização “i”: é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo, na fase gasosa.
A segunda energia de ionização (remoção de um segundo elétron) é sempre maior do que a primeira.
A primeira “i” aumenta da esquerda para a direita na tabela e diminui descendo no grupo (tendência inversa à do raio atômico)
Exceções devem-se às repulsões dentre elétrons que ocupam o mesmo orbital, como no oxigênio e nitrogênio.
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
Afinidade eletrônica “Eaf”: é a energia liberada quando um átomo recebe um e- na fase gasosa.
as afinidades são maiores no lado direito da tabela (ou seja, a troca de energia que acompanha o ganho do e- é exotérmica).
Exceções: A afinidade eletrônica do nitrogênio é menor do que do carbono, devido ás repulsões entre elétrons no mesmo orbital.
A afinidade dos gases nobres é negativa: o átomo ganha energia para adicionar um elétron em um novo nível de energia, mais longe do núcleo.
A segunda afinidade eletrônica TAMBÉM É NEGATIVA (O-(g) + e-(g) → O2-(g)) – é mais difícil retirar um segundo elétron do átomo.
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
As energias de afinidade dos metais alcalinos (grupo 1A) são negativas (ou seja, ganham e- com facilidade), apesar de terem baixa energia de ionização (perderem e- com facilidade também)! Por quê? 
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
Efeito do par inerte: é a tendência de formar íons duas unidades de carga menor do que o número de oxidação do grupo.
Devido à boa penetração dos orbitais de valência ns, e ao pequeno efeito de blindagem sobre eles, elétrons ns tendem a ficar no átomo, que perde apenas os elétrons np.
Este efeito é mais pronunciado em elementos pesados do bloco p, devido à maior diferença em energia entre os orbitais p e s.
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DO ÁTOMO
Relações diagonais na tabela: os elementos vizinhos na diagonal da tabela possuem propriedades químicas semelhantes,
devido à semelhança no raio atômico e energia de ionização.
Lítio e magnésio reagem com nitrogênio para formar nitretos.
Sumário sobre as propriedades dos elementos
As relações entre estas propriedades do átomo na tabela permitem prever as propriedades físicas e químicas dos elementos.
Metais do bloco s são reativos, cuja reatividade aumenta descendo no grupo.
Os elementos de transição apresentam números de oxidação variados, devido à semelhança em energia dos orbitais d e dos raios atômicos. 
Formam diversas ligas metálicas, devido á semelhança nos seus raios atômicos.
Os gases nobres possuem um nível de energia totalmente preenchido (octeto completo).
Os lantanídeos e actinídeos não são encontrados isolados na natureza.
Sumário sobre as propriedades dos elementos