Estrutura Atômica 1 ao 40

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Prof.Me.Rolf de Campos Intema
Química Geral
 Demócrito (460-370 a.C)
◦ Átomo – partícula indivisível
•Modelo de Dalton (1803)
Modelo da “bola de bilhar”
(esfera maciça e indestrutível)
Dalton então fez postulados sobre seu modelo atômico
Primeiros Modelos Atômicos 
 Toda matéria é feita de átomos. Partículas
finais da química.
 Todos os átomos de um determinado
elemento são idênticos.
 Os compostos se formam pela combinação
de duas ou mais espécies de átomos. Os
átomos se combinam na razão de números
inteiros.
Postulados de Dalton
 Uma reação química envolve apenas a
combinação, separação e rearranjo dos
átomos. Os átomos não são criados, nem
destruídos, nem convertidos durante uma
reação química.
Lei da conservação da matéria (Lei de Lavousier) – (1743-1794)
Se cada átomo tem uma massa característica, e se
exatamente o mesmo número de cada átomo existe
antes e depois de uma reação, então as massas totais
antes e depois devem ser as mesmas.
Postulados de Dalton
Lei da Composição Definida (ou constante) Lei de Proust (1754-1825)
Se cada composto é caracterizado por proporções fixas
entre o número de átomos de seus elementos e se cada
elemento de uma mesma espécie tem uma mesma
massa, então a composição de cada composto deve ser
sempre a mesma.
Descoberta da Radioatividade
Henri Becquerel (1852-1902) – minério de urânio emitia raios
que podiam enegrecer uma chapa metálica.
Marie Curie(1867-1934) – observou que o polônio e o rádio
emitiam a mesma espécie de raios.
A idéia da desintegração dos átomos em partículas 
menores contradizia as idéias de Dalton do átomo ser 
indivisível.
Descoberta dos elétrons
Calculou a razão entre a
massa e a carga da
partícula do feixe.
1,76.108 C/g
Coulomb (C): é a
unidade de carga
elétrica
Objetivo: Calculas a carga do elétron possibilitando assim o calculo da sua 
massa.
Gotas diferentes com cargas
diferentes.
Menor carga 1,6.10-19C
me- = 9,1.10
-28g
“pudim de passas”
Aglomerado de cargas 
positivas e negativas. 
Átomo é neutro.
Prótons também foram observados no
tubo de Crookes, pois observou-se
partículas que se desviavam na direção
do campo negativo (carregadas
positivamente), porém com uma massa
maior.
Prótons
James Chadwick (1891-1974): Bombardeou Berílio com 
partículas alfa (carregadas positivamente) e observou 
que partículas não carregadas eram emitidas.
m(g) Carga(C)
Prótons 1,67.10-24 +1,6.10-19
Nêutrons 1,67.10-24 0
Elétrons 9,11.10-28 -1,6.10-19
Propriedades das Partículas Subatômicas 
1911 – Ernest Rutherford
investigou mais a fundo
o modelo de Thomson.
Como isso 
poderia ser 
explicado?
A maioria das partículas
passava sem desvio.
Algumas com grande
ângulo de desvio.
Algumas retornavam
diretamente a fonte.
Núcleo minúsculo contendo
toda a carga positiva e massa
do átomo
Uma região extranuclear que é
praticamente um espaço vazio.
Onde estão os elétrons.
O átomo como um todo não tem
carga.
A soma das massas dos elétrons é
desprezível em relação a massa de
prótons e nêutrons
Nada se sabia a respeito dos elétrons
 O que fazem os elétrons?
 Como estão distribuídos e organizados ao 
redor do núcleo?
Elétron parado – elétron cairia no núcleo – colapso!
O elétron esta em movimento – descreve uma trajetória 
em torno do átomo.
Modelo 
Planetário
A direção precisaria mudar constantemente o que faria 
o elétron perder energia e cair no núcleo.
Modelo de Rutherford
James Clerk Maxwell (1831-1879) Descreveu
todas as formas de radiação em termos de
campos elétricos e magnéticos oscilantes e
ondulatórios no espaço
A radiação como a luz, as
microondas, os sinais de
televisão e de rádio, os
raios x, são denominados
coletivamente de radiação
eletromagnética
Radiação Eletromagnética
 ʋ = freqüência – número de ondas completas
que passam por um determinado ponto
 λ = Comprimento de Onda – distancia entre
duas cristas ou máximos sucessivos.
 Amplitudo da onda – altura máxima da onda
medida a partir do seu eixo e propagação. Os
pontos de amplitude nula são os nodos
(ocorrem em intervalos de λ/2
Propriedades de Onda
Comprimento de onda
Nm – nanometros
M - metros
Freqüência 
Hertz = s-1
ʋ x λ = m/s no caso da velocidade da luz
Velocidade da luz no vácuo (c) = 2,99792458.108 m/s 
Propriedades de Onda
Espectro Eletromagnético
 Estudo da Emissão dos corpos quentes
Hipótese de Planck
•Os corpos quentes emitem luz quando aquecidos, pois
a temperatura faz os átomos vibrarem
•Os átomos só vibram com determinadas energias
•Estes corpos quentes emitiam luz em “pacotes de
energia”, isto é apenas determinas frequencias eram
permitidas (quantização da energia).
Eluz = h. ʋ
h = constante de planck = 6,63.10-34 j/s
ʋ = frequencia (s-1)
Observações
Nenhum elétron era ejetado,
mesmo em altas intensidades,
até que uma determinada
freqüência fosse atingida
A energia cinética dos elétrons ejetados era linearmente
proporcional a freqüência (e portanto energia) da luz incidente
Fótons Pequenas partículas 
discretas de luz
 Quando um elemento gasoso é sujeito a um
campo elétrico intenso, os átomos absorvem
energia (somente certos comprimentos de
onda).
Neils Bohr, utilizou as idéias de fótons e quantização de energia de
Planck e Einstein para explicar o espectro atômico do hidrogênio.
Bohr adotou a idéia de que o elétron do
átomo de hidrogênio só poderia ocupar
certas órbitas ou níveis de energia
Quando um átomo está com os
seus elétrons nos níveis de
energia mais baixos possíveis se
diz que ele está no estado
fundamental.
O elétron pode absorver energia 
e ir para o estado excitado. Ao 
retornar libera energia na forma 
de luz.
Modelo de Bohr para Hidrogênio
Eórbita = -Rhc/n
2
Onde n = número quântico
= 1, 2, 3...
R = constante de Rydberg (1,0974.107 m-1)
h = constante de Planck (6,63.10-34Kg.m2.s-1)
c = velocidade da luz (3.108m/s)
Nível de energia é igual a uma escada.
Não se para entre os degraus
A diferença é que na escada de Bohr a 
medida em que se sobe a distância 
entre os degraus é cada vez menor
Níveis de Energia
 Falhava ao explicar os espectros de átomos mais 
complexos.
 Apresenta duas idéias incorporadas no modelo
atual:
◦ Os elétrons existem apenas em níveis de energia distintos,
que são descritos por números quânticos
◦ Energia está envolvida na movimentação de um elétron de
uma nível para outro.
Em 1925, De Broglie propôs que a um elétron livre, de
massa m, movendo-se a uma velocidade V, fosse
associado um comprimento de onda:
λ = h/mV
À princípio a qualquer partícula em movimento que
tenha massa pode ser associado um comprimento de
onda.
(a) Utilize a equação para determinar seu comprimento de onda a 
20 km/h (b) de um elétron a velocidade da luz.
Dualidade Onda-Particula
 Em 1926, Erwin Schrodinger propôs a
equação conhecida como Eq. de Schrodinger.
 Equação matemática que descreve o elétron
cujas soluções são denominadas funções de
onda (psi)
 Psi2 da a probabilidade de se encontro o
elétron em certa região do espaço
Orbitais
Mecânica Quântica
Mecânica Quântica
n – número quântico principal
n = 1, 2, 3, 4 – camadas eletrônicas ou níveis de 
energia dos elétrons.
L – número quântico azimutal
l = 0, 1, 2, 3. (orbitais)
Números Quânticos
ml = número quântico magnético
ml 0, +1, +2, +3 .....
Especifica o número de orientações permitidas para cada 
orbital
ms – número quântico de spin s = +1/2 ou -1/2
Números Quânticos
Números Quânticos
 Diagrama de Pauli: Principio da Exclusão de Pauli
Qualquer par de elétrons pode
ter até três número quânticos
iguais, sendo que o quarto
necessariamentetem que ser
diferente.
Configuração eletrônica
Maneira como os elétrons são
distribuídos nos orbitais que são
preenchidos em ordem crescente
de energia.
Conceitos Fundamentais
Conceitos Fundamentais
Para orbitais degenerados (de mesma energia), 
a configuração mais estável é obtida quando o 
número de elétrons com mesmo spin (elétrons 
desemparelhados) for maximizado.
Configuração de gás nobre
Ne Z = 10 Na Z = 11
Configuração eletrônica para elementos de transição.
Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
Conceitos Fundamentais
Cátion a partir de um átomo neutro é necessário retirar 
um elétron da camada de n mais elevado. (camada de 
Valencia).
Na+, Al3+ e Ti2+
Ânions, adiciona-se elétrons suficientes para completas 
a camada de Valencia.
N3- e O2-
Conceitos Fundamentais
 Átomos do mesmo elemento (com número de
Z igual), porém com número de nêutrons
diferentes (massa diferente)
 Carbono 12 = massa atômica 12 u
 Carbono 13 = massa atômica 13,0036u
 M.A.R. = Σ(massa atômica x abundancia)/100
Conceitos Fundamentais
Mendeleev: (1868) Publicou a sua primeira tabela periódica e
enumerou a LEI PERIÓDICA: Quando os elementos são arranjados de
forma crescente de número atômico, os elementos da mesma coluna
apresentam propriedades semelhantes.
Períodos ou linhas
O termo período é utilizado para linhas, pois muitas propriedades
importantes dos elementos variam sistematicamente na medida em
que se avança ao longo de uma linha.
Grupos ou Famílias
Elementos que tem o mesmo orbital de Valencia, porém em períodos 
diferentes 
Periodicidade Química
Raio Atômico
Raio Iônico
1º Potencial de ionização do Al (I1):
Al(g) (+ I1) Al
+
(g) + e
- ⇒ I1 = 577,5 KJ/mol 
2º potencial de ionização do Al 
(I2): Al
+
(g) (+ I2) Al
2+
(g) + e
- ⇒ I2 = 1816,7 KJ/mol 
3º Potencial de ionização do Al 
(I3): Al
2+
(g) (+ I3) Al
3+
(g) + e
- ⇒ I3 = 2744,8 KJ/mol
Energia necessária para se retirar um elétron de um 
átomo
Energia de Ionização
Energia liberada quando se adiciona um elétron em um 
átomo.
Cl(g) + e- Cl-(g) AE = -349 KJ/mol
Eletronegatividade: Capacidade que o átomo
do elemento tem de atrair elétrons, quando
estes estão compartilhados com outro
elemento.
Afinidade Eletrônica