Átomo REVISÃO

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Átomos: Modelo Atómico e Estrutura Electrónica dos átomo
UNIDADE I
 
Demócrito e Leucipo (400 a.c.)
	A matéria é formada por partículas indivisíveis os átomos.
(A = não tomo = partes)
ÁTOMO = NÃO + DIVISÍVEL
INTRODUÇÃO
- Esfera maciça;
- Indivisível;
- Indestrutível
- Sem carga eléctrica.
Modelo Atómico de Dalton
“Bola de Bilhar”
Modelo atómico de Thomson
- Esfera maciça;
- Indestrutível;
- Com carga eléctrica;
- Pudim de passas.
Modelo Atómico de Rutherford
	Observações	Conclusões
	Grande parte das partículas alfa atravessa a lâmina sem desviar o curso.	Boa parte do átomo é vazio. No espaço vazio (electrosfera) provavelmente estão localizados os electrões.
	Poucas partículas alfa (1 em 20000) não atravessam a lâmina e voltavam.	Deve existir no átomo uma pequena região onde esta concentrada sua massa (o núcleo).
	Algumas partículas alfa sofriam desvios de trajectória ao atravessar a lâmina.	O núcleo do átomo deve ser positivo, o que provoca uma repulsão nas partículas alfa (positivas).
	
 
Modelo atómico de Rutherford
- átomo: Núcleo e eléctrões
- raio do núcleo: 0,001pm (10-12m)
- raio do átomo: 100pm
- razão ~ 100.000 vezes
- modelo atómico semelhante ao sistema solar.
	
 O modelo atómico de Bohr
 
 Bohr manteve as principais características do modelo
 
 de Rutherford, porém acrescentou mais informações
 sobre os electrões que ficavam ao redor do núcleo. 
	
- Eletrosfera dividida em níveis de energia. 
- Cada nível de energia (órbita) contém uma determinada quantidade de energia (quanta), e só o electrão que possui aquela energia é que pode permanecer ali. 
- Quanto mais próximo do núcleo, menor será essa energia.
	O estado de menor energia em que um electrão se encontra é denominado estado fundamental. 
	
Cada nível de energia (órbita):
  K, L, M, N, O, P e Q.
PARTÍCULAS ATÓMICAS 
NÚCLEO: Contém Protões e Neutrões. 
ELÉTROSFERA: Contém Electrões.
REVISÃO 
	Partículas	Carga Relativa	Massa Relativa
	Protões 	+ 1	1
	Neutrões 	0	1
	Electrões	- 1 	1/1840
NÚCLEO 
ELECTROSFERA
*
NÚMERO ATÓMICO E MASSA ATÓMICAS 
ÁTOMO DE HIDROGÉNIO
ÁTOMO DE HÉLIO
ÁTOMO DE SÓDIO
1 Protões
Nenhum Neutrões 
1 Electrões
2 Protões
2 Neutrões 
2 Electrões
11 Protões
12 Neutrões 
11 Electrões
Número Atómico = 1
Número Massa = 1
Número Atómico = 2
Número Massa = 4
Número Atómico = 11
Número Massa = 23
*
Número Atómico (Z) = É o número correspondente à carga nuclear, ou seja, o número de protões existente no núcleo. 
Número Massa (A) = É o número correspondente à soma das quantidades de protões e de neutrões existentes no núcleo.
Z = p
Z = Número Atómico.
p = Número de Protões. 
A = p + n
A = Número de Massa.
p = Número de Protões.
n = Número de Neutrões. 
*
Exercícios
1. O átomo de magnésio apresenta doze protões e doze neutrões. Qual o número atómico e o número de massa deste elemento?
2. Descobrir o número de protões, de neutrões e de electrões do átomo de carbono que apresenta Z = 6 e A = 13. 
*
UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS
2 - Números Quânticos
As teorias da MECÂNICA QUÂNTICA, definidas por Planck, De Broglie, Schrödinger e Heisemberg, dentre outras, auxiliaram na identificação dos electrões.
Os NÚMEROS QUANTICOS são os modelos que nos auxiliam na localização 
e identificação da posição do electrões na orbita de um átomo.
1. Números Quânticos Principal (n);
2. Números Quânticos Secundário (l);
3. Números Quânticos Magnético (ml);
4. Números Quânticos Spin (ms);
*
1. Números Quânticos Principal (n): É um número inteiro que representa os níveis de energia, desde n = 1, para o primeiro nível; n = 2 para o segundo nível e assim até o infinito.
Como nos átomos conhecidos número máximo de camada é igual a 7, o NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL VARIA DE 1 A 7.
1 2 3 4 5 6 7
O NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL foi deduzido independentemente por Bohr e Schrödinger, pela fórmula:
E = energia de uma camada;
m = massa de um elétron;
e = carga de um elétron;
Z = número atômico;
h = constante de Planck;
n número quântico principal;
E = - 2.π2 . m . e4 . Z2
n2. h2
*
O cientista Sueco Johannes Robert Rydberg definiu o número máximo de electrões nas camada. 
Número máximo de elétrons nas camadas = 2n2 
	Camada	Número Quântico Principal
(n)	Número máximo de elétron (Teórico)
(2n2)	Número máximo de elétron (Prática)
(2n2)
	K	1	2.12 = 2	2
	L	2	2.22 = 8	8
	M	3	2.32 = 18	18
	N	4	2.42 = 32	32
	O	5	2.52 = 50	32
	P	6	2.62 = 72	18
	Q	7	2.72 = 98	2
*
Exercícios
3. Qual o número máximo de electrões nas camadas atómicas K, M, O e Q?
4. Se o número quântico principal de um electrão for igual a 6 ele estará localizado em que camada? 
2. Números Quânticos Secundário (l): Também conhecido como número quântico de momento angular do orbital. Caracteriza a uma subdivisão de energia dentro de cada camada, revelando, desta maneira a existência do Subnível de Energia.
l = 0; 1; 2; ...; n - 1
l = 0; l = 1; l = 2; l = 3;
*
	Camada	Subníveis Existentes na Camada	Quantidade de Subníveis na Camada
	K (n = 1)	s (l = 0); 	1
	L (n = 2)	s (l = 0); p (l = 1)	2
	M (n = 3)	s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2);	3
	N (n = 4)	s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2); f (l = 3)	4
	O (n = 5)	s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2); f (l = 3)	4
	P (n = 6)	s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2);	3
	Q (n = 7)	s (l = 0);	1
l = 0 indica o subnível s
l = 1 indica o subnível p
l = 2 indica o subnível d
l = 3 indica o subnível f
*
1 K
2 L
3 M
4 N
5 O
6 P
7 Q
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d
5d
6d
4f
4f
*
Cada subnível pode representar um ou mais orbitais, sendo que, O NÚMERO MÁXIMO DE ORBITAIS É CALCULADO PELA EXPRESSÃO:
2l + 1
l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s
l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p
l = 2 (2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d
l = 3 (2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f
s
p
d
f
*
O NÚMERO MÁXIMO DE ELECTRÕES NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA EXPRESSÃO:
2.(2l + 1)
O NÚMERO MÁXIMO DE ELECTRÕES NAS CAMADAS 32
l = 0 2. (2.0 +1) = 2 ELECTRÕES
l = 1 2. (2.1 +1) = 6 ELECTRÕES
l = 2 2. (2.2 +1) = 10 ELECTRÕES
l = 3 2. (2.3 +1) = 14 ELECTRÕES
s
p
d
f
*
1 K
2 L
3 M
4 N
5 O
6 P
7 Q
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d
5d
6d
4f
4f
2 electrões
8 electrões
18 electrões
32 electrões
32 electrões
18 electrões
2 electrões
*
Exercícios
5. Determine em que camada se localiza o electrão que apresenta: 
a) n = 2;
b) n = 4; 
c) n = 6;
d) n = 7;
6. Indique a camada e o subnível em que se localiza o electrão que apresenta os seguintes números quânticos:
a) n = 2; l = 1;
b) n = 4; l = 0;
c) n = 6; l = 3;
d) n = 3; l = 2;
*
7. Quantos electrões podem apresentar nas camadas abaixo: 
a) n = 2;
b) n = 4; 
c) n = 6;
d) n = 7;
*
3. Números Quânticos Magnético (ml): Caracteriza o orbital em que existe a probabilidade de se encontrar o electrões. O número quântico magnético assume valores positivos e negativos.
l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s
l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p
l = 2 (2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d
l = 3 (2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f
s
ml = 0
d
ml = -2, -1, 0, 1, 2
f
ml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3
p
ml = -1, 0, 1
*
4. Números Quânticos Spin (ms): De acordo com a mecânica quântica um electrões tem dois estados de spin representados pelas setas sendo que estas setas só podem assumir dois valores +1/2 e -1/2.
*
Exercícios
8. Os três números quânticos de um electrão em um determinado estado são: n = 4; l = 2; ml = -1. Em que tipo de orbitaleste electrão está localizado?
9. Localizar o electrão representado pelos números quânticos n = 5; l = 2; ml = 1 e ms = 1/2. 
10. Indicar os números quânticos do elétron situado na camada L, subnível p e orbital central.
Sequência de Energia dos Subnívies. 
Linus Pauling (1901 a 1994): Químico norte americano desenvolveu a metodologia prática que fornece a ordem crescente de energia dos subníveis. 
Tem maior energia o electrão que apresenta a maior soma dos números quânticos principal e secundário ( n + l). 
Exemplo1: Entre os subníveis 5d e 6s qual o de maior energia?
5d - n = 5; l = 2. n + l = 7.
6s - n = 6; l = 0. n + l = 6.
5d é o de maior energia.
Exemplo2: Entre os subníveis 4p e 5s qual o de maior energia?
4p - n = 4; l = 1. n + l = 5.
5s - n = 5; l = 0. n + l = 5.
5s é o de maior energia, pois apresenta maior número quântico principal.
*
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2...
1 K
2 L
3 M
4 N
5 O
6 P
7 Q
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d
5d
6d
4f
4f
2 electrões
8 electrões
18 electrões
32 electrões
32 electrões
18 electrões
2 electrões
*
Regra de Hund: Princípio da Máxima Multiplicidade. 
A distribuição dos electrões é feita em duas etapas:
1. Coloca-se inicialmente um electrão em cada orbital, este deve apresentar spins paralelos; 
2. Após cada orbital, do mesmo subnível, apresentar um electrão inicia-se o emparelhamento dos demais. 
1 electrão
2 electrões
3 electrões
5 electrões
*
11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos abaixo. Identificar o última camada, e o subnível mais energético.
a) Na (Z=11); b) Mn (Z=25); c) Co (Z=27).
11. Fazer a distribuição electrónica para os átomos dos gases nobres, dos metais alcalinos, alcalinos terrosos e halogénios.
*
IMPORTANTE: OS ELECTRÕES MAIS EXTERNOS SÃO USADOS NA FORMAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS. A TEORIA QUE DEFINE ESTAS LIGAÇÕES É CONHECIDA COMO TEORIA DA LIGAÇÃO PELA VALÊNCIA. 
*
GEOMETRIA DAS ORBITAIS 
É a região do espaço onde existe a máxima probabilidade de se encontrar um electrão. 
Ψv = [2/L]1/2 . sen [n πk/L]
Ψv = Função de Onda;
L = Comprimento;
n = número quântico;
Schrödinger 1927
*
1s
2s
3s
ORBITAL ATÓMICO S
+
n = 1
n = 2
n = 3
*
Probabilidade de se encontrar o electrão = 2
Nós 2 =0
*
O orbital “p” existe a partir da secunda camada (n = 2, 3, ...)
ORBITAL ATÓMICO P
+
n = 1
n = 2
n = 3
3px
3py
3pz
2px
2py
2pz
*
*
ORBITAL ATÓMICO D
O orbital “p” existe a partir da terceira camada (n = 3, 4, 5...)
+
n = 1
n = 2
n = 3
3dz2
3dxz
3dyz
3dxy
3dx2-y2
*
Do not appear until the 4th shell and higher
ORBITAL ATÓMICO F
*
Que:
ÁTOMO
P = e-
CARGA = ZERO
ÍON
CATIÃO
ANIÃO
Nº DE MASSA
A = P + N
Nº ATÓMICO
Z = P
Nº DE ÁTOMOS
Exemplo
átomo neutro:
ião:
Z =
P =
E =
N =
A =
Z =
P =
E =
N =
A =
20
 20
 20
20
40
20
 20
18
20
40
Ca0
20
40
Ca2+
20
40
Diagrama de Linus Pauling
 K L M N 
20Ca0 = 2 8 8 2
20Ca0 =1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Obs.: o diagrama coloca os subníveis em ordem crescente de energia.
Linus Pauling ( 1901-1994) – Prêmio Nobel de Química em 1956 e Nobel da Paz em 1962.
Diagrama de Linus Pauling
26Fe0 =1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
4s2 3d6
último
+ energético
26Fe2+ =
Errado!!!
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4
26Fe2+ =
Certo!!!
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
1. Qual é a camada de valência de um átomo?
2. Por que os átomos tendem a ganhar ou perder electrões?
 
3. De qual camada electrónica um átomo perde electrões para tornar-se um catião?
4. Quanto mais longe do núcleo atómico mais energético é um electrão?
Para um átomo qualquer, qual é o subnível electrónico mais energético?
5. Faça a distribuição electrónica em subníveis energéticos para os seguintes átomos e iões:
	Co 
	C
	Na e Na+
	O e O-2
	Cl e Cl-
	Al e Al+3
	Cu e Cu+2