Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
C át io n ,  n io n e L ig aç ão Iô n ic a P ro f. D r. M ar co s B ar o n ci n i P ro en ça In tr o d u çã o Pa ra e n te n d er m o s m el h o r co m o f u n ci o n a a ca m ad a d e va lê n ci a, a f o rm aç ão d e ío n s e a p ró p ri a lig aç ão iô n ic a, é n ec es sá ri o c o n h ec er m o s tr ês p ri n cí p io s d a fí si ca : Le i d a G ra vi ta çã o U n iv e rs al d e Is aa c N ew to n e a L e i d e C o u lo m b , d e a tr aç ão e r e p u ls ão d e c ar ga s e lé tr ic as e o se gu n d o p o st u la d o d a Te o ri a A tô m ic a d e B o h r. In tr o d u çã o Po u co s e sa b ia s o b re g ra vi ta çã o a té o s éc u lo X V II, q u an d o Is aa c N ew to n p u b lic o u a s u a, a in d a h o je f am o sa , l e i d a gr av it aç ão u n iv er sa l, n o s eu L iv ro “ P ri n ci p ia M at h em at ic a” , o n d e p o st u lo u q u e "T o d o s o s o b je to s n o U n iv e rs o s e a tr ae m c o m u m a fo rç a q u e p as sa p e lo s se u s ce n tr o s d e m as sa e q u e é d ir et am e n te p ro p o rc io n al a o p ro d u to d as s u as m as sa s e in ve rs am e n te p ro p o rc io n al a o q u ad ra d o d a d is tâ n ci a e n tr e o s d o is o b je to s. " In tr o d u çã o o n d e: – F = fo rç a gr av it ac io n al e n tr e d o is o b je to s – m 1 = m as sa d o p ri m ei ro o b je to – m 2 = m as sa d o s eg u n d o o b je to – r = d is tâ n ci a en tr e o s ce n tr o s d e m as sa d o s o b je to s – G = c o n st an te u n iv er sa l d a gr av it aç ão Es ta te o ri a, q u e go ve rn a a at ra çã o en tr e co rp o s ce le st ia is , ta m b ém p o d e se r ap lic ad a à es tr u tu ra at ô m ic a. In tr o d u çã o N o S éc u lo X V III , o c ie n ti st a fr an cê s C h ar le s C o u lo m b co n se gu iu es ta b el ec er e xp er im en ta lm en te u m a ex p re ss ão m at em át ic a q u e n o s p er m it e ca lc u la r o v al o r d a fo rç a en tr e d o is p eq u en o s co rp o s el et ri za d o s. C o u lo m b v er if ic o u q u e o v al o r d es sa f o rç a (s ej a d e at ra çã o o u d e re p u ls ão ) é ta n to m ai o r q u an to m ai o re s fo re m o s va lo re s d as c ar ga s n o s co rp o s, e t an to m en o r q u an to m ai o r fo r a d is tâ n ci a en tr e el es . O u s ej a: a f o rç a co m q u e d u as c ar ga s se a tr ae m o u r e p e le m é p ro p o rc io n al à s ca rg as e in ve rs am e n te p ro p o rc io n al a o q u ad ra d o d a d is tâ n ci a q u e a s se p ar a. In tr o d u çã o Pa ra m ed ir a s fo rç as , C o u lo m b a p er fe iç o o u o m ét o d o d e d et ec ta r a fo rç a el ét ri ca e n tr e d u as c ar ga s p o r m ei o d a to rç ão d e u m f io . A p ar ti r d es sa id ei a cr io u u m m ed id o r d e fo rç a ex tr em am en te s en sí ve l, d en o m in ad o b al an ça d e t o rç ão . In tr o d u çã o Em 1 9 2 2 , N ie ls B o h r es cr ev eu o li vr o “ Th e Th eo ry o f Sp ec tr a an d A to m ic C o n st it u ti o n ”, o n d e en u m er o u u m a sé ri e d e co n ce it o s so b re a e st ru tu ra a tô m ic a, c o m o r es u lt ad o d e se u e st u d o , n o q u al b u sc o u e st en d er a o m o d el o a tô m ic o p ro p o st o p o r R u th er fo rd o s co n ce it o s q u ân ti co s d e P la n ck . U m d es te s co n ce it o s fo i o 2 º p o st u la d o d a Te o ri a A tô m ic a d e B o h r, o q u al d iz q u e “f o rn ec en d o u m q u an tu m d e en er gi a a u m á to m o , u m o u m ai s el ét ro n s a ab so rv em e s al ta m p ar a n ív ei s m ai s af as ta d o s d o n ú cl eo , t en d en d o p o st er io rm en te a li b er ar e st a en er gi a p ar a re to rn ar em a o s eu e st ad o d e en er gi a o ri gi n al ”. In tr o d u çã o A p lic an d o e st es c o n ce it o s p ar a a ca m ad a d e va lê n ci a d o s el em en to s q u ím ic o s, é p o ss ív el s er a n al is ad a a fo rç a at ra ti va en tr e o s el ét ro n s p re se n te s n es ta c am ad a e o n ú cl eo . Po d e- se d iz er , e m f u n çã o d a d if er en ça d e ca rg a e d a m as sa d e el ét ro n s p re se n te s n a ca m ad a d e va lê n ci a e d a d is tâ n ci a a o n ú cl eo , q u e es ta a tr aç ão s er á tã o m ai o r q u an to m ai o r fo r a q u anti d ad e d e el ét ro n s n a ca m ad a d e va lê n ci a e q u an to m en o r fo r a d is tâ n ci a d a m es m a ao n ú cl eo . In tr o d u çã o A ss im , s e fo r fo rn ec id o u m q u an tu m d e en er gi a ao s el ét ro n s d a ca m ad a d e va lê n ci a, a t en d ên ci a d e se af as ta re m d o n ú cl eo o u m es m o d e se d es p re n d er em d o n ú cl eo d ep en d e d es ta r el aç ão e n vo lv en d o a m as sa d e el ét ro n s e a d is tâ n ci a ao n ú cl eo . C át io n s e  n io n s To m an d o -s e co m o p re m is sa q u e a lig aç ão q u ím ic a es tá re la ci o n ad a a o s o rb it ai s s e p , q u e so m am u m m áx im o d e 8 el ét ro n s n a ca m ad a d e va lê n ci a (m áx im o d e 2 n o o rb it al s e m áx im o d e 6 n o o rb it al p ), q u an d o t em o s á to m o s co m 1 a 3 el ét ro n s n a ca m ad a d e va lê n ci a o s el ét ro n s se rã o f ra ca m en te at ra íd o s ao n ú cl eo , e , p o r co n se gu in te , q u an d o r ec eb em e n er gi a te n d em a s e d es p re n d er d o á to m o , p o is “ p u la rã o ” p ar a fo ra d a es tr u tu ra a tô m ic a. J á át o m o s co m 5 a 7 e lé tr o n s te m u m a fo rt e at ra çã o a o n ú cl eo . C át io n s e  n io n s C o m o a t en d ên ci a d el es , a o r ec eb er e n er gi a, s er ia d e p u la re m p ar a n ív ei s d e en er gi a su p er io re s, m as s ão im p ed id o s p el a fo rç a d e at ra çã o a o n ú cl eo , e st es “ ex p an d em ” o s lim it es d a ca m ad a d e va lê n ci a d e ta l f o rm a q u e se t o rn a p o ss ív el a c o m p le m en ta çã o d e o rb it ai s s o u p d el es n ão t o ta lm en te p re en ch id o s p o r el ét ro n s. Á to m o s co m 8 e lé tr o n s n a ca m ad a d e va lê n ci a o s te m tã o a tr aí d o s ao n ú cl eo q u e en er gi as a p lic ad as s eq u er p er m it em se u a fa st am en to , r es u lt an d o n o s át o m o s co m e st a q u an ti d ad e d e el ét ro n s se li ga re m s ó c o m o u tr o s d o m es m o e le m en to . C át io n s e  n io n s P a ra e xe m p lif ic a r o q u e fo i d it o , va m o s a n a lis a r o s á to m o s d e só d io (N a ) e cl o ro (C l) . O só d io (N a ) te m n ú m e ro a tô m ic o 1 1 , e , co n se q u e n te m e n te , p a ra e st a r e m e q u ilí b ri o d e ve rá te r 1 1 p ró to n s e 1 1 e lé tr o n s e m su a e st ru tu ra a tô m ic a . P o r is so p o d e m o s d iz e r q u e te m 1 1 e lé tr o n s d is tr ib u íd o s d a se g u in te fo rm a (s e g u n d o o m o d e lo d e Li n u s P a u lin g ): 1 s 2 2 s2 2 p 6 3 s1 A r e p re se n ta çã o d e B o h r p a ra e le s e ri a : P N C át io n s e  n io n s C o m o p o ss u i 1 el ét ro n n a ca m ad a d e va lê n ci a, o Só d io te n d e a p er d ê- lo ,f ic an d o as si m : Es te el em en to p o ss u iu m a ca m ad a a m en o s em su a es tr u tu ra e é in st áv el , p o is o eq u ilí b ri o en tr e as ca rg as p o si ti va e n eg at iv a d e su a es tr u tu ra fo ir o m p id o . P N C át io n s e  n io n s P o d e m o s re p re se n ta r o q u e a co n te ce u d e se g u in te fo rm a : q u a n tu m e N a 1 1 e 1 1 P → N a 1 0 e 1 1 P → N a 1 + C át io n s e  n io n s O C lo ro ( C l) t em n ú m er o a tô m ic o 1 7 , e , c o n se q u en te m en te , p ar a es ta r em eq u ilí b ri o d ev er á te r 1 7 p ró to n s e 1 7 e lé tr o n s em s u a es tr u tu ra a tô m ic a. P o r is so p o d em o s d iz er q u e te m 1 7 e lé tr o n s d is tr ib u íd o s d a se gu in te f o rm a (s eg u n d o o m o d el o d e Pa u lin g) : 1 s 2 2 s2 2 p 6 3 s2 3 p 5 A r ep re se n ta çã o d e B o h r p ar a el e se ri a: C át io n s e  n io n s C o m o p o ss u i 7 e lé tr o n s n a c a m a d a d e v a lê n ci a , o C lo ro t e n d e a co m p le ta r o o rb it a l p , n ã o p re e n ch id o , co m o e lé tr o n f a lt a n te , fi ca n d o a ss im : E st e e le m e n to p o ss u i a c a m a d a d e v a lê n ci a m a is e xp a n d id a e m s u a e st ru tu ra e é i n st á ve l, p o is o e q u ilí b ri o e n tr e a s ca rg a s p o si ti va e n e g a ti va d e s u a e st ru tu ra f o i ro m p id o . C át io n s e  n io n s Po d em o s re p re se n ta r o q ue ac o n te ce u d e se gu in te fo rm a: q u an tu m e C l 1 7 e 1 7 P → C l 1 8 e 1 7 P → C l1 − C át io n s e  n io n s Q u an d o u m á to m o o u u m a m o lé cu la p er d e el ét ro n s, e le s fi ca m co m c ar ga p o si ti va . Po r ex em p lo , q u an d o o N a p er d e u m e lé tr o n , e le s e tr an sf o rm a em u m N a+ . - Ío n s co m c ar ga p o si ti va s ão c h am ad o s d e cá ti o n s. Q u an d o u m á to m o o u u m a m o lé cu la g an h a el ét ro n s, e le s fi ca m co m c ar ga n eg at iv a. Po r ex em p lo , q u an d o o C l g an h a u m e lé tr o n e le s e tr an sf o rm a em C l- - Ío n s co m c ar ga n eg at iv a sã o c h am ad o s d e â n io n s. C át io n s e  n io n s U m á to m o o u u m a m o lé cu la p o d e p er d er o u g an h ar m ai s d e u m el ét ro n . E m g e ra l: á to m o s m e tá li co s te n d e m a p e rd e r e lé tr o n s p a ra s e tr a n sf o rm a re m e m c á ti o n s; í o n s n ã o -m e tá li co s te n d e m a g a n h a r e lé tr o n s p a ra f o rm a re m â n io n s. C át io n s e  n io n s Sí m b o lo s d e L ew is Pa ra u m e n te n d im en to a tr av és d e fi gu ra s so b re a lo ca liz aç ão d o s el ét ro n s em u m á to m o , r ep re se n ta m o s o s el ét ro n s co m o p o n to s ao r ed o r d o s ím b o lo d o e le m en to . O n ú m er o d e el ét ro n s d is p o n ív ei s p ar a a lig aç ão é in d ic ad o p o r p o n to s d es em p ar el h ad o s. Es se s sí m b o lo s sã o c h am ad o s sí m b o lo s d e Le w is . G er al m en te c o lo ca m o s o s el ét ro n s n o s q u at ro la d o s d e u m q u ad ra d o a o r ed o r d o s ím b o lo d o e le m en to . C át io n s e  n io n s . Li ga çã o I ô n ic a • C o n si d er e a re aç ão e n tr e o S ó d io e o C lo ro : • Pa ra f o rm ar o N aC l, o á to m o d e só d io n eu tr o , N a, d ev e p er d er u m el ét ro n p ar a se t ra n sf o rm ar e m u m cá ti o n : N a+ . • O e lé tr o n n ão p o d e se r to ta lm en te p er d id o , d es sa f o rm a el e é tr an sf er id o p ar a u m á to m o d e cl o ro , C l, q u e en tã o s e tr an sf o rm a em u m â n io n : o C l- . • O s ío n s N a+ e C l- lig am -s e p ar a fo rm ar o c lo re to d e só d io ( N aC l) , m ai s co n h ec id o c o m o s al d e co zi n h a. Li ga çã o I ô n ic a . Li ga çã o Iô n ic a U sa n d o a r ep re se n ta çã o d e Le w is , a r ea çã o f ic ar á: N a + C l N a C l C o m a r ep re se n ta çã o iô n ic a, a r ea çã o f ic ar á: N a+ + C l- N a+ C l-
Compartilhar