Aula Modelos atomicos

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ESTRUTURA ESTRUTURA 
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIAUNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAISDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
DISCIPLINA: QUÍMICA PARA BIOLOGIADISCIPLINA: QUÍMICA PARA BIOLOGIA
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ESTRUTURA ESTRUTURA 
ATÔMICAATÔMICA
ProfªProfª Anaildes Lago de CarvalhoAnaildes Lago de Carvalho
Química 
A ciência que estuda a matéria e suas A ciência que estuda a matéria e suas 
transformaçõestransformações
2
transformaçõestransformações
Por que estudar Por que estudar QUÍMICAQUÍMICA??
�� ForneceFornece informaçõesinformações importantesimportantes sobresobre oo nossonosso
mundomundo ee comocomo eleele funcionafunciona
�� ÉÉ umauma ciênciaciência extremamenteextremamente práticaprática queque temtem
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�� ÉÉ umauma ciênciaciência extremamenteextremamente práticaprática queque temtem
grandegrande impactoimpacto nono diadia--aa--diadia
Ciência CentralCiência Central
Modelos atômicos
A origem da palavra átomo
�A palavra átomo foi utilizada pela primeira vez na Grécia antiga, por
volta de 400 aC.
�Demócrito: todo tipo de matéria era formado por diminutas
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�Demócrito: todo tipo de matéria era formado por diminutas
partículas que denominou átomos (sem divisão).
�Acreditava-se que tais partículas eram indivisíveis.
�Como esta idéia não pôde ser comprovada por Demócrito e seus
contemporâneos, ela ficou conhecida como 1º modelo atômico, mas
meramente filosófico.
Modelos atômicos
� Platão e Aristóteles formularam a hipótese que não poderia 
haver partículas indivisíveis.
� A visão ‘atômica’ da
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� A visão ‘atômica’ da
matéria foi enfraquecida
por séculos.
Modelo Atômico de Dalton
�� NoNo inícioinício dodo séculoséculo XIX,XIX, entreentre 18031803 ee
18071807,, JohnJohn DaltonDalton retomouretomou aa teoriateoria atômicaatômica
sobsob umauma novanova perspectivaperspectiva:: aa experimentaçãoexperimentação..
�� BaseadoBaseado emem reaçõesreações químicasquímicas ee pesagenspesagens minuciosas,minuciosas,
chegouchegou àà conclusãoconclusão dede queque osos átomosátomos realmenterealmente existiamexistiam ee
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chegouchegou àà conclusãoconclusão dede queque osos átomosátomos realmenterealmente existiamexistiam ee
queque possuíampossuíam algumasalgumas característicascaracterísticas ((PostuladosPostulados))::
11..TodaToda matériamatéria éé formadaformada porpor diminutasdiminutas partículaspartículas
esféricas,esféricas, maciças,maciças, neutrasneutras ee indivisíveisindivisíveis chamadaschamadas átomosátomos..
22.. OsOs átomosátomos dede diferentesdiferentes elementoselementos têmtêm massasmassas
diferentesdiferentes
Modelo Atômico de Dalton
3. Os átomos não são criados nem destruídos nas reações
químicas – Lei da conservação da massa.
4. Um composto é uma combinação específica de átomos de
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4. Um composto é uma combinação específica de átomos de
mais de um elemento – Lei da Proporção constante
�� OO desenvolvimentodesenvolvimento cientificocientifico ee umauma investigaçãoinvestigação maismais
detalhadadetalhada dada naturezanatureza dada matériamatéria mostroumostrou queque oo átomoátomo
(indivisível)(indivisível) apresentavaapresentava umauma estruturaestrutura complexacomplexa
Descoberta da estrutura atômicaDescoberta da estrutura atômica
próton (p)próton (p)
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Partículas Partículas 
subatômicassubatômicas elétron (e)elétron (e)
próton (p)próton (p)
nêutron (n)nêutron (n)
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
�� UmaUma dasdas experiênciasexperiências maismais importantesimportantes nessenesse sentidosentido foifoi
projetadaprojetada pelopelo físicofísico inglêsinglês SirSir WilliamWilliam CrookesCrookes,, envolvendoenvolvendo
descargasdescargas elétricaselétricas emem ampolasampolas dede vidrovidro contendocontendo gásgás aa
baixabaixa pressãopressão..
9
baixabaixa pressãopressão..
�� OsOs raiosraios catódicos,catódicos, quandoquando incidemincidem sobresobre umum anteparo,anteparo,
produzemproduzem umauma sombrasombra nana paredeparede opostaoposta dodo tubo,tubo,
permitindopermitindo concluirconcluir queque sese propagampropagam emem linhalinha retareta..
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
10
�� OsOs raiosraios catódicoscatódicos sãosão desviadosdesviados porpor umum campocampo dede cargacarga
elétricaelétrica positiva,positiva, permitindopermitindo concluirconcluir queque sãosão dotadosdotados dede
cargacarga elétricaelétrica negativanegativa (independente(independente dodo gás)gás)..
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
11
�� OsOs raiosraios catódicoscatódicos movimentammovimentam umum molinetemolinete ouou cataventocatavento
dede mica,mica, permitindopermitindo concluirconcluir queque sãosão dotadosdotados dede massamassa..
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
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�� MaisMais tarde,tarde, emem 18971897,, oo físicofísico inglêsinglês JosephJoseph JohnJohn
ThomsonThomson,, passoupassou aa chamarchamar osos raiosraios catódicoscatódicos dede elétronselétrons..
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
13
�� ThomsonThomson determinou,determinou, oo valorvalor dada relaçãorelação e/me/m entreentre aa
cargacarga dodo elétronelétron ee suasua massamassa..
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
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11110761 −⋅×= KgC,
m
e ou 1,76 x 10ou 1,76 x 1088 CC
Experimento realizado por Experimento realizado por ThomsonThomson
ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA
�� RaiosRaios catódicoscatódicos ee elétronselétrons
•Utilizando este
experimento, Millikan
determinou que a
carga no elétron é
1,60 x 10-19 C.
• Monitorou as gotas
medindo como a
voltagem nas placas
Experimento da gota de óleo de Experimento da gota de óleo de MillikanMillikan
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voltagem nas placas
afetava a velocidade
de queda.
•Calculou-se as cargas
nas gotas.
•Conhecendo a
proporção carga-
massa, 1,76 x 108 C/g,
Millikan calculou a
massa do elétron:
9,10 x 10-28 g.
ESTRUTURA ATÔMICA ESTRUTURA ATÔMICA 
�� ExperiênciasExperiências elétricaselétricas:: partículaspartículas carregadascarregadas
positivamentepositivamente
EmEm 18861886,, oo físicofísico EugenEugen GoldsteinGoldstein descobriudescobriu umum novonovo tipotipo dede raiosraios positivos,positivos,
chamadoschamados dede Raios canais, que são feixes de íons positivos
produzidos pela ionização de um gás em baixa pressão num tubo
de descargas.
16
NoNo experimentoexperimento foifoi
observadoobservado umum raioraio queque saíasaía
emem sentidosentido opostooposto aoao raioraio
catódicocatódico ee atravessavaatravessava
pequenospequenos furosfuros (canais)(canais) nono
cátodocátodo.. AsAs menoresmenores
partículaspartículas queque compunham,compunham,
denominadenomina--sese prótonpróton
Modelo Atômico de Thomson (1898)
� Com a descoberta dos prótons e elétrons, Thomson
propôs um modelo de átomo no qual os elétrons e os
prótons, estariam uniformemente distribuídos,
garantindo o equilíbrio elétrico entre as cargas positiva
dos prótons e negativa dos elétrons.
1717
dos prótons e negativa dos elétrons.
“Pudim de ameixas”“Pudim de ameixas”
DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADEDESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE
�� EmEm 18961896,, BecquerelBecquerel descobriudescobriu queque oo urâniourânio
espontaneamenteespontaneamente emitiaemitia radiaçãoradiação dede altaalta energiaenergia..
�� MarieMarie CurieCurie �� polôniopolônio ee urâniourânio �� desintegravamdesintegravam ��
emitindoemitindo raiosraios incomunsincomuns..
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emitindoemitindo raiosraios incomunsincomuns..dois prótons
elétrons (e-)
raio de luz
�� PeloPelo modelomodelo atômicoatômico dede ThomsonThomson,, esperavaesperava--sese queque
praticamentepraticamente todastodas asas partículaspartículas radioativasradioativas
atravessassematravessassem oo átomoátomo semsem sofrersofrer desviodesvio..
DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADEDESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE
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O ÁTOMO COM NÚCLEOO ÁTOMO COM NÚCLEO
�� MODELO DE RUTHERFORDMODELO DE RUTHERFORD
�� PeloPelo modelomodelo atômicoatômico dede ThomsonThomson,, esperavaesperava--sese queque
praticamentepraticamente todastodas asas partículaspartículas radioativasradioativas
atravessassematravessassem oo átomoátomo semsem sofrersofrer desviodesvio..
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O ÁTOMO COM NÚCLEOO ÁTOMO COM NÚCLEO
�� MODELO DE RUTHERFORDMODELO DE RUTHERFORD
�� RutherfordRutherford ee colaboradorescolaboradores utilizaramutilizaram oo polôniopolônio parapara
bombardearembombardearem umauma lâminalâmina dede ouroouro finíssimafiníssima ((1010--44 mm)mm)..
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A experiência de RutherfordA experiência de Rutherford
22
A experiência de RutherfordA experiência de Rutherford
23
�� ParaPara fazerfazer comcom queque aa maioriamaioria dasdas partículaspartículas αα passepasse
atravésatravés dede umum pedaçopedaço dede chapachapa semsem sofrersofrer desviodesvio,, aa maiormaior
parteparte dodo átomoátomo devedeve consistirconsistir dede cargacarga negativanegativa difusadifusa dede
massamassa baixabaixa -- oo elétronelétron..
O ÁTOMO COM NÚCLEOO ÁTOMO COM NÚCLEO
�� A experiência de RutherfordA experiência de Rutherford
massamassa baixabaixa -- oo elétronelétron..
�� ParaPara explicarexplicar oo pequenopequeno númeronúmero dede desviosdesvios grandesgrandes dasdas
partículaspartículas αα,, oo centrocentro ouou núcleonúcleo dodo átomoátomo devedeve serser
constituídoconstituído dede umauma cargacarga positivapositiva densadensa..
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O ÁTOMO COM NÚCLEOO ÁTOMO COM NÚCLEO
�� A experiência de RutherfordA experiência de Rutherford
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O ÁTOMO COM NÚCLEOO ÁTOMO COM NÚCLEO
�� MODELO DE RUTHERFORDMODELO DE RUTHERFORD
�� RutherfordRutherford concluiuconcluiu queque oo átomoátomo seriaseria formadoformado porpor umum
núcleonúcleo extremamenteextremamente pequenopequeno ee denso,denso, ondeonde estariaestaria
concentradaconcentrada praticamentepraticamente todatoda aa massamassa dodo átomo,átomo, ee umaumaconcentradaconcentrada praticamentepraticamente todatoda aa massamassa dodo átomo,átomo, ee umauma
eletrosferaeletrosfera ondeonde estariamestariam girandogirando osos elétronselétrons..
�� HojeHoje sabesabe--sese queque oo tamanhotamanho dodo átomoátomo éé cercacerca dede 1000010000
aa 100000100000 vezesvezes maiormaior queque oo tamanhotamanho dodo núcleonúcleo..
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Do que o núcleo é formado?Do que o núcleo é formado?
�� Sabendo da existência dos prótons.Sabendo da existência dos prótons.
�� RutherfordRutherford concluiuconcluiu que,que, emboraembora osos prótonsprótons
contivessemcontivessem todatoda aa cargacarga dodo núcleo,núcleo, eleseles sozinhossozinhos nãonão
poderiampoderiam comporcompor suasua massamassa..poderiampoderiam comporcompor suasua massamassa..
�� EmEm 19321932,, JamesJames ChadwickChadwick descobriudescobriu umauma
partículapartícula queque tinhatinha aproximadamenteaproximadamente aa mesmamesma
massamassa dede umum próton,próton, masmas nãonão eraera carregadacarregada
eletricamenteeletricamente
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Descoberta do nêutron
�� ChadwickChadwick bombardeoubombardeou berílioberílio comcom partículaspartículas αα ee
descobriudescobriu queque erameram emitidasemitidas partículaspartículas nãonão carregadascarregadas..
�� PartículasPartículas denominadasdenominadas dede nêutronsnêutrons queque temtem massamassa
semelhantesemelhante aosaos prótonsprótons..semelhantesemelhante aosaos prótonsprótons..
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AsAs propriedadespropriedades dasdas 33 maioresmaiores partículaspartículas encontradasencontradas
emem umum átomoátomo estãoestão descritasdescritas aa seguirseguir
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NÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICANÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICA
��UmUm átomoátomo individualindividual (ou(ou seuseu núcleo)núcleo) éé geralmentegeralmente
identificadoidentificado especificandoespecificando doisdois númerosnúmeros inteirosinteiros:: oo númeronúmero
atômicoatômico ZZ ee oo númeronúmero dede massamassa AA
��O O número atômico número atômico ZZ é o número de prótons no núcleo.é o número de prótons no núcleo.
30
��O O número atômico número atômico ZZ é o número de prótons no núcleo.é o número de prótons no núcleo.
��OO númeronúmero dede massamassa AA éé oo númeronúmero totaltotal dede núcleonsnúcleons
(prótons(prótons maismais nêutrons)nêutrons) nono núcleonúcleo..
Número de nêutrons no núcleo é igual a Número de nêutrons no núcleo é igual a AA -- ZZ
NÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICANÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICA
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�� TodosTodos osos átomosátomos dede umum dadodado elementoelemento químicoquímico têmtêm oo
mesmomesmo númeronúmero dede prótonsprótons..
���� Isótopos têm o mesmo Z, porém A é diferente.
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Elemento N. Atômico Z N. de massa 
A
Abundância 
%
1H 1 1 99,98
2H 1 2 0,015
3H 1 3 Radioativo
Carbono-12 6 12 98,90
Carbono-13 6 13 1,1
33
Carbono-13 6 13 1,1
Oxigênio-16 8 16 99,76
Abundância % = (n. de átomos do isótopo / n total de
átomos dos isótopos) .100
MassaMassa atômicaatômica �� valorvalor médiamédia entreentre asas massasmassas dosdos
isótoposisótopos dede umum elementoelemento..
Elétrons em ÁtomosElétrons em Átomos
O que O que fazem fazem os elétrons? os elétrons? 
34
RutherfordRutherford
“estrutura planetária”
OO DilemaDilema dodo ÁtomoÁtomo EstávelEstável
�� Estacionário Estacionário 
�� EmEm movimentomovimento
3535
�� AA físicafísica clássicaclássica nãonão éé adequadaadequada parapara descreverdescrever oo
queque ocorreocorre emem escalaescala atômicaatômica
Teoria QuânticaTeoria QuânticaTeoria QuânticaTeoria Quântica
A radiação eletromagnéticaA radiação eletromagnética
��ComportamentoComportamento dede elétronselétrons emem átomosátomos estáestá relacionadorelacionado
comcom aa interaçãointeração dada matériamatéria comcom aa energiaenergia radianteradiante
��ApresentaApresenta--sese sobsob numerosasnumerosas formasformas
�� LuzLuz visível,visível, raiosraios gama,gama, raiosraios X,X, ondasondas dede rádio,rádio, etcetc..
�� NãoNão necessitanecessita dede meiomeio materialmaterial parapara propagação,propagação, aoao
contráriocontrário dede outrosoutros fenômenosfenômenos ondulatóriosondulatórios
36
37
��ModeloModelo clássicoclássico:: descrevedescreve aa radiaçãoradiação eletromagnéticaeletromagnética
comocomo ondaonda
��OO modelomodelo clássicoclássico falhafalha nana explicaçãoexplicação dede fenômenosfenômenos
comocomo absorçãoabsorção ee emissãoemissão dede energiaenergia radianteradiante
A radiação eletromagnéticaA radiação eletromagnética
comocomo absorçãoabsorção ee emissãoemissão dede energiaenergia radianteradiante
��DualidadeDualidade:: aa energiaenergia radianteradiante apresentaapresenta propriedadespropriedades
dede ondaonda ouou dede partículapartícula
��AA dualidadedualidade éé aplicadaaplicada aoao comportamentocomportamento dede fluxosfluxos dede
outrasoutras partículaspartículas elementares,elementares, comocomo prótonsprótons ee elétronselétrons 38
Onda ou partícula ?Onda ou partícula ?
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Propriedades ondulatóriasPropriedades ondulatórias
Campo elétricoCampo elétrico
Campo Campo 
magnéticomagnético
Direção de propagaçãoDireção de propagação
40
�� AmplitudeAmplitude(A)(A):: comprimentocomprimento dodo vetorvetor elétricoelétrico nono
máximomáximo dede umauma ondaonda
�� PeríodoPeríodo (p)(p):: tempotempo necessárionecessário àà passagempassagem dede sucessivossucessivosmáximosmáximos ouou mínimosmínimos porpor umum pontoponto fixofixo
Propriedades ondulatóriasPropriedades ondulatórias
máximosmáximos ouou mínimosmínimos porpor umum pontoponto fixofixo
�� FreqüênciaFreqüência ((νν)):: nnúmeroúmero dede oscilaçõesoscilações nono campocampo queque
ocorreocorre porpor segundo,segundo, ee éé igualigual aa 11/p/p
�� ComprimentoComprimento dede ondaonda ((λλ)):: distânciadistância linearlinear entreentre
quaisquerquaisquer doisdois pontospontos equivalentesequivalentes
41
Campo elétrico
Amplitude
Comprimento de onda
42
AA
BBBB
CC
43
�� VelocidadeVelocidade dede propagaçãopropagação (C)(C):: multiplicaçãomultiplicação dada
freqüênciafreqüência pelopelo comprimentocomprimento dede ondaonda
C = C = λλ νν
�� NoNo vácuo,vácuo, aa velocidadevelocidade dada radiaçãoradiação éé máximamáxima ee
independeindepende dodo comprimentocomprimento dede ondaonda
�� VVelocidadeelocidade dada luzluz nono vácuovácuo:: CC == 33 xx 101088 m/sm/s
44
O espectro eletromagnéticoO espectro eletromagnético
45
46
Propriedades de partículaPropriedades de partícula
�� FenômenosFenômenos queque nãonão podempodem serser explicadosexplicados considerandoconsiderando--sese
apenasapenas oo modelomodelo ondulatórioondulatório
Radiação do corpo negroRadiação do corpo negro Emissão de luz por átomos de gásEmissão de luz por átomos de gás
�� Efeito fotoelétrico Efeito fotoelétrico 
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MaxMax Planck,Planck, cientistacientista
18581858--19471947,, LievLiev,, AlemanhaAlemanha
NobelNobel dede FísicaFísica emem 19181918
PaiPai dada FísicaFísica QuânticaQuântica
“A“A energiaenergia podepode serser liberadaliberada ouou absorvidaabsorvida porpor átomosátomos
apenasapenas emem pedaçospedaços distintos,distintos, denominadosdenominados quantumquantum””
��QuantumQuantum:: menormenor quantidadequantidade dede energiaenergia queque podepode serser
absorvidaabsorvida ouou liberadaliberada comocomo radiaçãoradiação eletromagnéticaeletromagnética
48
��AA energiaenergia dede umum quantumquantum éé dadadada porpor EE == hhνν
�� Onde h é a constante de Planck, 6,63 x 10Onde h é a constante de Planck, 6,63 x 10--3434 J. sJ. s
AA energiaenergia éé sempresempre absorvidaabsorvida ouou emitidaemitida pelapela matériamatéria emem��AA energiaenergia éé sempresempre absorvidaabsorvida ouou emitidaemitida pelapela matériamatéria emem
múltiplosmúltiplos inteirosinteiros dede hhνν:: hhνν;; 22 hhνν;; 33 hhνν;; nn hhνν
��Assim,Assim, asas energiasenergias sãosão quantizadas,quantizadas, ouou seja,seja, seusseus valoresvalores
sãosão restritosrestritos aa determinadosdeterminados valoresvalores
49
50
��EfeitoEfeito fotoelétricofotoelétrico:: umauma superfíciesuperfície metálicametálica emiteemite
elétronselétrons quandoquando sese incideincide luzluz
��ParaPara cadacada metal,metal, existeexiste umauma freqüênciafreqüência mínimamínima dada luz,luz,
abaixoabaixo dada qualqual nenhumnenhum elétronelétron éé emitidoemitido
51
−−−−+
−−−−+
52
−−−−+
−−−−+
53
Albert Einstein, cientista Albert Einstein, cientista 
18791879--1955, 1955, UlmUlm, Alemanha, Alemanha
Nobel de Física em 1921Nobel de Física em 1921
Efeito fotoelétricoEfeito fotoelétrico
�� AA radiaçãoradiação éé consideradaconsiderada umum fluxofluxo dede partículaspartículas
minúsculasminúsculas denominadasdenominadas “fótons”“fótons”
�� AmpliandoAmpliando aa teoriateoria dede Planck,Planck, EinsteinEinstein deduziudeduziu queque
energiaenergia dodo fótonfóton éé proporcionalproporcional àà suasua freqüênciafreqüência
EEfótonfóton = h= hνν
54
�� QuandoQuando umum fótonfóton atingeatinge oo metal,metal, aa suasua energiaenergia éé
transferidatransferida parapara umum elétronelétron dodo metalmetal
�� ÉÉ necessárianecessária umauma determinadadeterminada quantidadequantidade dede energiaenergia
parapara queque oo elétronelétron vençavença asas forçasforças queque oo prendemprendem aoao
metalmetal
�� ParaPara queque oo elétronelétron sejaseja arrancado,arrancado, oo fótonfóton devedeve ter,ter, nono
mínimo,mínimo, esteeste valorvalor dede energiaenergia
�� PorPor queque raiosraios XX ee UVUV sãosão nocivos,nocivos, enquantoenquanto ondasondas dede
rádiorádio ee radiaçãoradiação visívelvisível nãonão são?são? 55
56
�� EspectroEspectro contínuocontínuo:: produzidoproduzido porpor radiaçãoradiação contendocontendo
muitosmuitos comprimentoscomprimentos dede ondaonda diferentesdiferentes
Espectros de linhas e contínuosEspectros de linhas e contínuos
57
�� EspectroEspectro dede linhaslinhas:: contémcontém radiaçõesradiações dede comprimentoscomprimentos
dede ondaonda específicosespecíficos
�� ExemploExemplo:: oo gásgás hidrogêniohidrogênio éé aquecidoaquecido aa umauma altaalta temperaturatemperatura
ouou submetidosubmetido aa umauma correntecorrente elétricaelétrica ee aa luzluz emitidaemitida atravessaatravessa
umum prismaprisma.. 58
Johann Johann BalmerBalmer, professor, professor
18251825--1898, Basiléia, Suíça1898, Basiléia, Suíça
OsOs comprimentoscomprimentos dede ondaonda dasdas quatroquatro linhaslinhas dodo�� OsOs comprimentoscomprimentos dede ondaonda dasdas quatroquatro linhaslinhas dodo
hidrogêniohidrogênio encaixamencaixam--sese emem umauma fórmulafórmula simplessimples
�� AA equaçãoequação dede BalmerBalmer foifoi estendidaestendida parapara umauma equaçãoequação
maismais geralgeral
59
�� EquaçãoEquação dede RydbergRydberg
11
λλ
== RRHH
11
nn1122
11
nn2222
--(( ))
�� λλ:: comprimentocomprimento dede ondaonda dede cadacada linhalinha espectralespectral
�� RRHH:: constanteconstante dede RydbergRydberg ((11,,096776096776 xx 101077 mm--11))
�� nn11 ee nn22 sãosão númerosnúmeros inteirosinteiros positivos,positivos, sendosendo queque nn22 >> nn11
60
O modelo de BohrO modelo de Bohr
Niels Bohr, cientista Niels Bohr, cientista 
18851885--1962, Copenhagen, Dinamarca1962, Copenhagen, Dinamarca
Nobel de Física em 1922Nobel de Física em 1922
�� AsAs leisleis predominantespredominantes nana FísicaFísica erameram inadequadasinadequadas parapara
descreverdescrever todostodos osos aspectosaspectos dosdos átomosátomos
�� EspectroEspectro dede linhaslinhas dodo hidrogêniohidrogênio:: BohrBohr supôssupôs queque osos
elétronselétrons moviammoviam--sese emem órbitasórbitas circularescirculares aoao redorredor dodo núcleonúcleo
61
1)1) SomenteSomente órbitasórbitas dede certoscertos raios,raios, correspondentescorrespondentes aa
energiasenergias definidasdefinidas sãosão permitidaspermitidas parapara osos elétronselétrons
2)2) UmUm elétronelétron emem umauma órbitaórbita temtem energiaenergia específicaespecífica ee
estáestá emem umum estadoestado dede energiaenergia permitidopermitido
3)3) AA energiaenergia sósó éé emitidaemitida ouou absorvidaabsorvida porpor umum elétronelétron
quandoquando eleele mudamuda dede umum estadoestado dede energiaenergia permitidopermitido
parapara outrooutro
EssaEssa energiaenergia éé transferidatransferida comocomo fótonfóton, Efóton = hν 62
��BohrBohr calculoucalculou asas energiasenergias correspondentescorrespondentes aa cadacada órbitaórbita
permitidapermitida;; essasessas energiasenergias encaixavamencaixavam--sese nana fórmulafórmula
EE == ((-- 22,,1818 xx 1010--1818 J)J) 11
nn22
��OO númeronúmero inteirointeiro nn podepode assumirassumir valoresvalores dede 11 aa ∞∞ ee éé��OO númeronúmero inteirointeiro nn podepode assumirassumir valoresvalores dede 11 aa ∞∞ ee éé
chamadochamado númeronúmero quânticoquântico
��CadaCada órbitaórbita correspondecorresponde aa umum valorvalor diferentediferente dede nn ee oo
raioraio dada órbitaórbita aumentaaumenta àà medidamedida queque nn aumentaaumenta
63
�� AsAs energiasenergias dodo elétronelétron dede umum átomoátomo dedehidrogêniohidrogênio sãosão
negativasnegativas parapara todostodos osos valoresvalores dede nn
�� QuantoQuanto maismais baixabaixa forfor aa energia,energia, maismais estávelestável seráserá oo
átomoátomo
�� ÀÀ medidamedida queque nn aumenta,aumenta, aa energiaenergia tornatorna--sese menosmenos
negativanegativa ee aumentaaumenta
�� EstadoEstado fundamentalfundamental:: estadoestado dede maismais baixabaixa energiaenergia dodo
átomoátomo
64
1
2
3
4
5
65
�� EstadoEstado excitadoexcitado:: oo elétronelétron estáestá emem umauma órbitaórbita dede
energiaenergia maismais altaalta;; n=n=22 ouou maismais
��QuandoQuando n=n= ∞∞,, aa energiaenergia éé zerozero;; estadoestado dede maismais altaalta
energiaenergia -- correspondecorresponde àà remoçãoremoção dodo elétronelétron dodo átomoátomo
��SeSe umum elétronelétron passapassa dede umum estadoestado dede energiaenergia inicialinicial
parapara umum estadoestado final,final, aa variaçãovariação dede energiaenergia éé dadadada pelapela
equaçãoequação::
∆∆ E = E = EEff –– EEii = = EEfótonfóton = h= hνν
66
�� LimitaçõesLimitações nono modelomodelo dede BohrBohr
�� NãoNão podepode explicarexplicar oo espectroespectro dede outrosoutros átomos,átomos,
apenasapenas oo dodo hidrogêniohidrogênio
�� OO elétronelétron éé descritodescrito meramentemeramente comocomo umauma partículapartícula
circulandocirculando aoao redorredor dodo núcleonúcleo
�� IncompatívelIncompatível comcom comportamentocomportamento ondulatórioondulatório
��NoNo entanto,entanto, oo modelomodelo éé importanteimportante nono desenvolvimentodesenvolvimento
dede umum modelomodelo maismais abrangenteabrangente 67
Comportamento ondulatório da matériaComportamento ondulatório da matéria
LouisLouis dede Broglie,Broglie, cientistacientista
18921892--19871987,, DieppeDieppe,, FrançaFrança
TeseTese dede DoutoramentoDoutoramento
UnivUniv.. dede Sorbonne,Sorbonne, FrançaFrança
NobelNobel dede FísicaFísica emem 19291929
��OO elétron,elétron, emem seuseu movimentomovimento aoao redorredor dodo núcleo,núcleo, temtem aa
eleele associadoassociado umum comprimentocomprimento dede ondaonda particularparticular
��AA hipótesehipótese éé aplicávelaplicável àà todatoda matériamatéria;; qualquerqualquer objetoobjeto
dede massamassa mm ee velocidadevelocidade vv dariadaria origemorigem aa umauma ondaonda
68
�� OO comprimentocomprimento dede ondaonda dede qualquerqualquer objetoobjeto materialmaterial
dependedepende dada suasua massamassa mm ee dada suasua velocidadevelocidade vv
λλ ==
hh
mvmv
�� hh éé aa constanteconstante dede PlanckPlanck
69
O princípio da incertezaO princípio da incerteza
�� ÉÉ impossívelimpossível determinar,determinar, dede modomodo exatoexato ee simultâneo,simultâneo, aa
Werner Heisenberg, cientista Werner Heisenberg, cientista 
19011901--1976, 1976, WurzburgWurzburg, Alemanha, Alemanha
Tese de DoutoramentoTese de Doutoramento
Nobel de Física em 1932Nobel de Física em 1932
Criação da Mecânica QuânticaCriação da Mecânica Quântica
�� ÉÉ impossívelimpossível determinar,determinar, dede modomodo exatoexato ee simultâneo,simultâneo, aa
energiaenergia dede umauma partículapartícula ee suasua posiçãoposição
�� NãoNão sese podepode conhecerconhecer dede modomodo precisopreciso aa posiçãoposição dodo
elétronelétron nono átomoátomo
�� DeveDeve--sese falarfalar sobresobre suasua localizaçãolocalização emem termostermos dede
probabilidadesprobabilidades 70
Erwin Schrödinger, cientista
1887-1961, Viena, Áustria
Nobel de Física em 1933
Equação de Schrödinger
Orbitais e números quânticosOrbitais e números quânticos
��SchrödingerSchrödinger propôspropôs umauma equaçãoequação queque contémcontém osos termostermos
ondaonda ee partículapartícula
��OO quadradoquadrado dada funçãofunção dede ondaonda fornecefornece aa probabilidadeprobabilidade
dede sese encontrarencontrar oo elétronelétron
71
72
�Orbital: funções de onda que descrevem uma
distribuição específica de densidade eletrônica
�Cada orbital tem energia e forma características
� Modelo de Bohr: 1 número quântico, n; descreve órbita
�Modelo da Mecânica Quântica: 3 números quânticos;
descreve orbital
73
11.. NúmeroNúmero quânticoquântico principal,principal, nn
��PodePode terter valoresvalores positivospositivos ee inteirosinteiros dede 11,, 22,, 33,, nn
��ÀÀ medidamedida queque nn aumentaaumenta,, oo orbitalorbital tornatorna--sese maiormaior ee oo��ÀÀ medidamedida queque nn aumentaaumenta,, oo orbitalorbital tornatorna--sese maiormaior ee oo
elétronelétron passapassa maismais tempotempo maismais distantedistante dodo núcleonúcleo
��UmUm aumentoaumento emem nn significasignifica tambémtambém umum aumentoaumento dede
energiaenergia;; oo elétronelétron estáestá menosmenos firmementefirmemente atraídoatraído pelopelo
núcleonúcleo 74
22.. NúmeroNúmero quânticoquântico azimutalazimutal,, ll
�� PodePode terter valoresvalores inteirosinteiros dede 00 aa nn--11,, parapara cadacada valorvalor dede nn
��AssinaladoAssinalado pelaspelas letrasletras s,s, p,p, dd ee ff��AssinaladoAssinalado pelaspelas letrasletras s,s, p,p, dd ee ff
Valor de l 0 1 2 3 
Letra s p d f 
 
75
33.. NúmeroNúmero quânticoquântico magnéticomagnético,, mmll
��EsseEsse númeronúmero quânticoquântico dependedepende dede ll
�� PodePode terter valoresvalores inteirosinteiros entreentre --ll ee +l+l
��ForneceFornece aa orientaçãoorientação dodo orbitalorbital nono espaçoespaço
76
Número 
quântico 
principal, 
n 
Número 
de 
subníveis 
Número 
quântico 
azimutal, 
llll 
Subnível 
Número 
de 
orbitais 
no 
subnível 
Número quântico 
magnético, mllll 
Número 
de 
orbitais 
no nível 
n n-1 2l +1 - l a + l n2 
1 1 0 1s 1 0 1 
2 2 0 2s 1 0 
 1 2p 3 -1, 0, +1 4 
3 3 0 3s 1 0 3 3 0 3s 1 0 
 1 3p 3 -1, 0, +1 
 2 3d 5 -2, -1, 0, +1, +2 9 
 
 
 
 
 
 
77
Número 
de 
subníveis 
Número 
quântico 
azimutal, 
llll 
Número 
de 
orbitais 
no 
subnível 
Número quântico 
magnético, mllll 
Número 
de 
orbitais 
no nível 
Número 
quântico 
principal, 
n 
n n-1 
Subnível 
2l +1 - l a + l n2 
1 1 0 1s 1 0 1 
0 2s 1 0 
2 2 
1 2p 3 -1, 0 ,+1 
4 
 
1 2p 3 -1, 0 ,+1 
0 3s 1 0 
1 3p 3 -1, 0 ,+1 3 3 
2 3d 5 -2, -1, 0, +1, +2 
9 
0 4s 1 0 
1 4p 3 -1, 0 ,+1 
2 4d 5 -2, -1, 0, +1, +2 
4 4 
3 4f 7 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 
16 
78
Representações de orbitaisRepresentações de orbitais
OrbitaisOrbitais ss
��TodosTodos osos orbitaisorbitais ss sãosão esféricosesféricos
��ÀÀ medidamedida queque nn aumentaaumenta,, osos orbitaisorbitais ss ficamficam maioresmaiores��ÀÀ medidamedida queque nn aumentaaumenta,, osos orbitaisorbitais ss ficamficam maioresmaiores
1s 2s 3s
79
��ÀÀ medidamedida queque nn aumentaaumenta,, aumentaaumenta oo númeronúmero dede nósnós
��UmUm nónó éé umauma regiãoregião nono espaçoespaço ondeonde aa probabilidadeprobabilidade
dede sese encontrarencontrar umum elétronelétron éé zerozero
��EmEm umum nónó,, ψψ22 == 00,, ondeonde ψψ22 ((quadradoquadrado dada funçãofunção dede
ondaonda),), representadorepresentado pelapela letraletra gregagrega ψψ,, psipsi
��ParaPara umum orbitalorbital s,s, oo númeronúmero dede nósnós éé nn -- 11 80
81
Nó = Não há probabilidade de encontrar elétron
À medida que n aumenta, é cada vez mais provável que o
elétron seja encontrado distante do núcleo
OrbitaisOrbitais pp
��OsOs orbitaisorbitais pp têmtêm aa formaforma dede haltereshalteres
Representações de orbitaisRepresentações de orbitais
82
��LocalizamLocalizam--sese aoao longolongo dosdos eixoseixos x,x, yy ee zz dede umum
sistemasistema cartesianocartesiano
��ÀÀ medidamedida queque nn aumentaaumenta,,osos orbitaisorbitais pp ficamficam maioresmaiores
��TodosTodos osos orbitaisorbitais pp têmtêm umum nónó nono núcleonúcleo
83
Orbitais d e f
�Existem cinco orbitais d e sete orbitais f
�Três dos orbitais d encontram-se entre os eixos x, y e z
Representações de orbitaisRepresentações de orbitais
�Dois dos orbitais d se encontram em um plano alinhado
ao longo dos eixos x, y e z
�A forma dos orbitais auxilia no entendimento de muitos
tópicos em Química
84
85
Energia de orbitaisEnergia de orbitais
�� OrbitaisOrbitais degeneradosdegenerados:: possuempossuem oo mesmomesmo valorvalor dede
energiaenergia
�� EmEm átomosátomos polietrônicospolietrônicos diferentesdiferentes subníveissubníveis estãoestão emem
diferentesdiferentes níveisníveis dede energiaenergia
86
Spin eletrônicoSpin eletrônico
�O espectro de linhas de átomos polieletrônicos mostra
cada linha como um par de linhas minimamente espaçado
�Stern e Gerlach (1921) planejaram um experimento para
determinar o porquêdeterminar o porquê
�Um feixe de átomos passou através de uma fenda e por
um campo magnético e os átomos foram então detectados
87
88
��UhlenbeckUhlenbeck ee GoudsmithGoudsmith ((19251925)):: osos elétronselétrons possuempossuem umauma
propriedadepropriedade intrínseca,intrínseca, oo spinspin eletrônicoeletrônico
��OO elétronelétron comportacomporta--sese comocomo umauma esferaesfera minúsculaminúscula,,
girandogirando emem tornotorno dodo seuseu própriopróprio eixoeixo
��OO spinspin eletrônicoeletrônico éé quantizadoquantizado
��NúmeroNúmero quânticoquântico magnéticomagnético dede spinspin (m(mss)):: apenasapenas doisdois
valoresvalores sãosão permitidospermitidos,, ++ ½½ ee -- ½½
89
��UmaUma cargacarga giratóriagiratória produzproduz camposcampos magnéticosmagnéticos dede
sentidossentidos opostosopostos
90
Princípio de exclusão de Princípio de exclusão de PauliPauli
Wolfgang Wolfgang PauliPauli, cientista , cientista 
19001900--1958, Viena, Áustria1958, Viena, Áustria
Nobel de Física em 1945Nobel de Física em 1945
Princípio de Exclusão de Princípio de Exclusão de PauliPauli
““DoisDois elétronselétrons emem umum átomoátomo nãonão podempodem terter oo conjuntoconjunto
dosdos quatroquatro númerosnúmeros quânticosquânticos iguaisiguais””
��OsOs númerosnúmeros n,n, l,l, mmll ee mmss nãonão podempodem serser iguaisiguais parapara
elétronselétrons diferentesdiferentes
91
��ParaPara adicionaradicionar maismais dede umum elétronelétron emem umum orbitalorbital ee aindaainda
satisfazersatisfazer oo PrincípioPrincípio dede exclusãoexclusão dede PauliPauli
�� AA únicaúnica escolhaescolha éé assinalarassinalar valoresvalores diferentesdiferentes parapara mmss
Princípio de exclusão de Princípio de exclusão de PauliPauli
�� ExistemExistem apenasapenas doisdois valoresvalores parapara mmss:: ++ ½½ ee -- ½½
�� Então,Então, cadacada orbitalorbital podepode comportarcomportar apenasapenas doisdois elétrons,elétrons,
ee estesestes elétronselétrons têmtêm spinsspins opostosopostos
92
Configurações eletrônicasConfigurações eletrônicas
��ConfiguraçãoConfiguração eletrônicaeletrônica:: maneiramaneira pelapela qualqual osos elétronselétrons
sãosão distribuídosdistribuídos pelospelos orbitaisorbitais emem umum átomoátomo
�� IndicaIndica emem quaisquais orbitaisorbitais osos elétronselétrons dede umum elementoelemento�� IndicaIndica emem quaisquais orbitaisorbitais osos elétronselétrons dede umum elementoelemento
estãoestão localizadoslocalizados
��OsOs orbitaisorbitais sãosão preenchidospreenchidos emem ordemordem crescentecrescente dede nn
93
94
�� PauliPauli:: DoisDois elétronselétrons comcom oo mesmomesmo spinspin nãonão podempodem
ocuparocupar oo mesmomesmo orbitalorbital
��RegraRegra dede HundHund
�� OOrbitaisrbitais degeneradosdegenerados
Configurações eletrônicasConfigurações eletrônicas
�� OOrbitaisrbitais degeneradosdegenerados
�� ElétronsElétrons preenchempreenchem cadacada orbitalorbital isoladamenteisoladamente antesantes
dede qualquerqualquer orbitalorbital receberreceber oo segundosegundo elétronelétron
��AA regraregra dede HundHund éé baseadabaseada nana repulsãorepulsão elétronelétron--elétronelétron;;
menormenor repulsãorepulsão,, menormenor energiaenergia
95
HH
1s
1s
No atômico = 1 11ss11
HeHe
1s
No atômico = 2 11ss22
96
2s
EnergiaEnergia
LiLi
1s
No atômico = 3 11ss22 22ss11
97
2p
2s
EnergiaEnergia
11ss22 22ss2222pp11BB No atômico = 5
1s
98
2s
EnergiaEnergia
2p
11ss22 22ss2222pp22CC No atômico = 6
1s
99
2s
EnergiaEnergia
2p
11ss22 22ss2222pp44OO No atômico = 8
1s
100
101
�� OsOs gruposgrupos 11AA ee 22AA têmtêm oo orbitalorbital ss preenchidopreenchido
��OsOs gruposgrupos 33AA --88AA têmtêm oo orbitalorbital pp preenchidopreenchido
OsOs gruposgrupos 33BB --22BB têmtêm oo orbitalorbital dd preenchidopreenchido��OsOs gruposgrupos 33BB --22BB têmtêm oo orbitalorbital dd preenchidopreenchido
��OsOs lantanídeoslantanídeos ee osos actinídeosactinídeos têmtêm oo orbitalorbital ff
preenchidopreenchido
102
PeríodoPeríodo:: 11 11ss22
PeríodoPeríodo:: 22 22ss22 22pp66
PeríodoPeríodo:: 33 33ss22 33pp66 33dd1010
PeríodoPeríodo:: 44 44ss22 44pp66 44dd1010 44ff1414PeríodoPeríodo:: 44 44ss22 44pp66 44dd1010 44ff1414
PeríodoPeríodo:: 55 55ss22 55pp66 55dd1010 55ff1414
PeríodoPeríodo:: 66 66ss22 66pp66 66dd1010
PeríodoPeríodo:: 77 77ss22
103
Explique de maneira simples quais dos conjuntos de números
quânticos (citados na ordem n, l, ml e ms) são possíveis ou
impossíveis para um elétron num átomo, no estado
fundamental?
ExemploExemplo
104
(a) 4, 2, 0,+ 1/2
(b) 3, 3, -3, - 1/2
(c) 2, 0,+1, + 1/2,
(d) 4, 3, 0,+ 1/2,
(e) 3, 2, -2, +1/2.
ExemploExemplo
De acordo com a configuração eletrônica e com base nos
números quânticos, determine o spin eletrônico para o
elétron de valência de cada um dos seguintes átomos:
(a) Na (Z =11),
105
(a) Na (Z =11),
(b) Si (Z = 14),
(c) Co (Z = 27),
(d) Se (Z = 34),
(e) Rb (Z = 37).