Química Inorgânica Duward Shriver (2004, Bookman)
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Química Inorgânica Duward Shriver (2004, Bookman)


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de possuir as partes real e imzsiniria, a probabilidade é Pro- 
porcional ao quadrado do módulo, y'y, onde y' é o complexo conjugado de v. Pzra simplificar, normalmente 
consideraremos que y e real e escreveremos todas as fórmulas adequadamenti. 
giões de sinal oposto coin soinbrenclo escuro e claro (algiiiii>~ vezes branco iio lugar 
do sombreado claro). 
A função de onda para Lima partíc~ila é encontradii i-zsol\.eiitio-se a equncáo d e 
Schrodinger, unia ecliiação difzrenciiil parcial proposta por Er\.in Schr6diriL7. O L I em 
1926. Quando esta equação é resolvida para unia partículri li\-re. descobre-se que 1150 
há res\rição em energia, assim, ela pode existir com todiis a r energias possí\,eis. Em 
contraste, quando a equaçáo é resolvida para uina partíciilr: que sst5 confinad~i a Lima 
r e ~ i ã o pequena do espaqo ou está lisada a Lim centro atrati\.o (igual um elétron eni ~ i n ~ 
átomo). soluções aceitá\.eis.-podem ser obtidas somente p ~ í . 1 detein~iiiadas eiiergias. 
Falamos de energia como sendo quantizada, significando que está confinadii n \,alo- 
res discretos. iMais tarde \leremos que outras propriedades (por esernplo, momento an- 
gular) são também quaiitizadus. Esta quaiitização é da ni~.ior iniportincia eni qiiíinica 
no que se refere a átomos e moléculas, e determina as ligiigdzs que podein formar. 
A probabilidade de er~coiitreir ~ r r r ~ eiétroii e111 itrrr detei.ririirl;:io Ioci~l ('pi.opor.cioiir:l no qirn- 
dr-rido rlnfirrição de orirln. Asfiirições de oilcia ser-nlrr~c.rii~. ~ i v s ! r r r i ~ i.egi5e.s de fliiij~/itirde 
positiila e i~egariin, e ~>odeiri s0fi.c.i irireifefei~2r1cic1 cor~sti.ii;ii.;: <>:i destr.ictii~cr. iririas piii re1~1- 
ção NS OIIII.CIS. A eilergin de urrln ligação ou par-tícrila cor!p:r:<:':C: é qiiaiiti:nn'a. 
1.5 Orbitais atômicos 
As funções de onda de um elétron em u111 átomo hidro,oeni'ide s5o chamadas de orbi- 
tais atômicos. 0 s orbitais atômicos hidrogenóides são fundanlentais para a maioria - 
das interpretações da química inorgânica e vamos nos dster na descrição de suas for- 
mas e significados. 
(a) Níveis de energia hidrogenóide 
As funções de onda obtidas pela resolução da equação de Schrodinger para átomos hi- i 
drogenóides são especificadas por \lalores de três números. denominados números i 
quânticos. Estes números quânticos são designados por ii. 1 e ru,: i1 é chamado de nú- i 
mero quântico principal, 1 é o número quântico momento angular orbital (ou &quot;nú- 
mero quântico azimutal&quot;) e in, é chamado número quântico magnético. Cada núme- . 
ro quântico indica uma propriedade física quantizada do eltiron: i1 indica a quantida- 
de de energia, 1 indica o momento angular orbital quantizailo e 111, indica a orientação I 
quantizada do momento angular. &quot; 
As energias permitidas são determinadas somente pelo número quântico principal, 
1 1 , e para um átoino hidrogenóide de número atômico Z são dadas por: 1 
r 
A energia igual a zero corresponde à situação onde o elétrcn e o núcleo estão bastante 
, 
separados e fixos; as energias dadas por esta expressão são todas negativas, sipnifican- ; 
do que os átomos têm uma energia menor do que o elétron e o núcleo, bastante sepa- i 
rados um do outro. A constante ?&é uma das constantes fundamentais, denominada I 
constante d e ~ ~ d b e r ~ . ~ 
I 
t 
Seu \,alar numérico é 1,097 x 10' cm-', correspondendo a 13.6 eV. A dependência da 
energia com 1/17' conduz a uma rápida convergência dos ní\eis de energia para os va- P &quot; 
lores de energia mais altos (menos negativos) (Figura 1.7). O zero de energia, que i , i 
.................................................................................................................. 
AS constantes fundamentais nesta expressáo estão na guarda do livro k 
&quot;r 
L 
ESTRUTURA AT~MICA 
~ J F -- - 
ocorre quando i7 = m, cosresponde 2 separação de um núcleo fixo e uni elitron, e por- 
tanto, à ioiiização de 11111 átomo. Acima deste zero de enerzia, o eliti~iii nio está ligado z= 2 
e pode viajar a qiialquer velocidade e deste modo possui qualquer sriergi,~. 
o 
A jir i@o de orirlli de itin elérrori 2111 iiin Útoirio Iridrogerióide é íieJirri<ili por rr?s riiíirieros 
qlrririiicos 11, 1 e r r ~ , . A erlergia dr ligaçáo do elérroii é riererirriria<ia sorrirr:rc2 pelo r~iírrlei.<i 
qlrriritico priricipnl e é dada pela e.i-pressüo 11n eqltaçáo 3: ol>ser~.e a iz7riii<cio da erleigia 
corrr Z' c ~ h ? . 
(b) Camadas, subcamadas e orbitais I 
Em átomos hidrogenóides, todos os orbitais com o mesnio valor de 11 possuem a mes- 
ma energia e por isso são degenerados. O número quântico principal. deste niodo, de- - R 
fine uma série de camadas do átomo, ou conjunto de orbitais com o iiiesnio valor de I I 
e, por esta razão, têm a mesma energia (num átomo hidrogenóide). 
Os orbitais pertencentes a cada camada são classificados em subcaniadas, dife- 
renciadas pelo número quântico I. Este número quântico deterniina a magnitude do i m 
.- 
momento angular orbital do elétron ao redor do núcleo por meio da fórmula {l(l + $' 
C 1))&quot;' f i , onde f2 = 1 ~ 1 3 ~ ~ . Para um dado número quântico principiil ti. o número w 
quântico 1 pode ter os valores 1 = 0.1, ..., 12 - 1 , originando 11 valores diferentes em to- 
dos os casos. Então, a camada com n = 2 consiste de duas subcainiidas de orbitais, 
uma com I = O e a outra com 1 = 1 : a primeira corresponde ao niomento angular or- 
bital zero ao redor do núcleo e a última a 2&quot;' h. É comum identificar cada subcama- 
da por uma letra: 
I: o 1 2 3 4 ... 
s p d f g . . . 
Então, há somente uma subcamada na camada com n = 1 (uma subcamada s), duas 
subcamadas na camada com iz = 2 (subcamadas s ep ) , três na camada com n = 3 (sub- 
camadas s, p e 4, quatro quando r1 = 4 (subcamadas s, p , d ej) , e assim por diante. O 
momento angular orbital de um elitron em uma destas subcamadas aumenta junta- 
mente com as séries de s af. Para a maioria dos propósitos em química. necessitamos 
considerar somente as subcamadas s, p, d ef. 
Uma subcamada com número quântico 1 consiste de 21 + 1 orbitais individuais. 
Estes orbitais são diferenciados pelo número quântico magnético, m,. o qual pode apre- 
sentar os valores 21 + 1, sendo m , = I, 1 - 1 , l - 2, ..., -1. O número quântico »I, especifi- 
1 
ca o componente do momento angular orbital num eixo arbitrário (normalmente desig- 
nado z ) passando pelo núcleo, e limita seus valores a in, f 2 . Assim, 171, denota a orienta- Figura 1.7 Níveis de energia quantizaa 
ção da órbita ocupada pelo elétron, com m, = +1 correspondendo à rotação no sentido de um átomo de H (Z= 1) e um íon He- (Z= 
contrário ao dos ponteiros do relógio no plano q1 (visto de cima), 171, = -1 correspon- 2). OS níveis de energia de um átomo h'dr'- genóide são proporcionais a z'. dendo à rotacão no sentido do movimento dos ponteiros do relógio no mesmo plano, e 
nz, = O correspondendo à órbita mais &quot;polar&quot;. Então, a subcamada d de um átomo con- 
siste de cinco orbitais atômicos individuais que são diferenciados pelos valores rn, = 
+2, +1, o, -1, -2. 
A conclusão prática destas observações para a química é que há somente um orbi- 
tal na subcamada s ( I = O), aquele com m, = 0: este orbital é denominado orbital S. Há 
três orbitais na subcamadap (1 = l ) , com número quântico nl, = +1,0. -1: eles são cha- 
mados orbi taisp. Os cinco orbitais da subcamada d ( I = 2) são chamados orbitais d, 
e assim por diante. 
O s orbirais peiterlcern n slrbcnrriadns gire por sua vezperteiicern 2s carriadas; rodos os or- 
bitnis da Iizesina carnada possuern o niesrno valor de 11; aqueles que fa:ern parte de ~rrria da- 
da sltbccir7lodo rornbérn possuem o rnesrrro i1alor de 1 e süo drfereilciadospelo ialol- de 111, 
Tabela 1.2 Orbitais hidrogenoides 
(a) Funçóes de onda radial 
R,,, ( r ) = f ( r ) (~la,)&quot;' e?&quot; 
onde a, é o raio