Aula 1 - Átomos o mundo quântico

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Átomos: 
o mundo quântico 
Juazeiro-BA 
2019 
Faculdade de Tecnologia e Ciências 
Disciplina de Química Geral 
Profa. MSc. Christiane Ferraz 
Introdução 
O solo que pisamos... 
O universo... 
Tudo... 
De quê somos feitos? 
De quê as coisas (vivas e não vivas) são feitas? 
O quê acontece com o corpo nas diferentes fases da vida? 
O ar que respiramos... 
Introdução 
Aristóteles (384 a.c. – 322 a.c.) Leucipo (500 a.C.) Demócrito (460 a.c.) 
O que aconteceria se eles dividissem a matéria em pedaços cada vez menores? 
 
Haveria um ponto no qual teriam de parar, porque os pedaços não teriam mais as 
mesmas propriedades do conjunto, ou eles poderiam continuar indefinidamente? 
Átomo (“não divisível”) 
Introdução 
 A matéria é composta de átomos; 
 
 A estrutura dos átomos pode ser entendida por meio da teoria conhecida como 
mecânica quântica; 
 
 Os átomos são o ponto central da química – quase todos os fenômenos químicos 
podem ser explicados em termos das propriedades dos átomos 
Observação dos átomos 
Modelo nuclear do átomo 
Dalton (1766-1844) J.J. Thomson (1856-1949) Ernest Rutherford (1871-1937) 
Observação dos átomos 
Características da radiação eletromagnética 
 Como os elétrons se arranjam em volta do núcleo? 
 Propriedades da luz que eles emitem quando estimulados por calor ou 
descarga elétrica 
 Luz – radiação eletromagnética que consiste em campos elétricos e 
magnéticos oscilantes 
Observação dos átomos 
Espectros atômicos 
Um elétron só pode existir com certas energias e uma em um espectro de 
emissão provém de uma transição entre duas das energias permitidas (níveis de 
energia) 
Teoria quântica 
Radiação, quanta e fótons 
Fenômeno da incandescência 
Corpo negro (não tem 
preferência em absorver ou 
emitir um determinado 
comprimento de onda) 
Física 
clássica 
Teoria quântica 
Radiação, quanta e fótons 
 Max Plank propôs que a troca de energia entre matéria e a radiação ocorre em 
quanta (pacotes de energia) 
 Nenhum elétron é ejetado até que a radiação tenha frequência acima de um 
determinado valor 
 Os elétrons são ejetados imediatamente, por menor que seja a intensidade da 
radiação 
 A energia cinética dos elétrons ejetados aumenta linearmente com a frequência 
da radiação incidente 
 Fóton – radiação feita de partículas 
Teoria quântica 
Dualidade onda-partícula da matéria 
Efeito fotoelétrico 
Teoria quântica 
Princípio da incerteza 
Não é possível especificar a localização precisa de uma partícula se ela se comporta 
como onda 
O elétron de um átomo de hidrogênio não pode ser descrito como estando em uma 
órbita ao redor do núcleo como uma trajetória definida 
Princípio da incerteza de Heisenberg – expressa quantitativamente a 
complementaridade de posição e momento 
Teoria quântica 
Funções de onda e níveis de energia 
Erwin Schrödinger (1887-1961) 
 Substituição de trajetória precisa da partícula 
por uma função onda 
 Probabilidade de encontrar uma partícula 
em uma região 
 Uma partícula confinada não pode ter energia 
igual a zero (nunca está perfeitamente imóvel 
 Quando confinada entre duas paredes, a 
incerteza na posição não pode ser maior que 
a distância entre as duas paredes 
Teoria quântica 
Funções de onda e níveis de energia 
“partícula em 
uma caixa” 
comprimento 
Níveis de energia 
O átomo de hidrogênio 
Número quântico principal 
Um elétron em um 
átomo é como uma 
partícula em 
 uma caixa confinado ao 
átomo 
 pela ação do núcleo 
Essa restrição resulta 
na quantização 
 da energia e na 
existência de níveis 
discretos de energia 
O átomo de hidrogênio 
Spin do elétron 
Átomos com muitos elétrons 
Energias dos orbitais 
Número maior de cargas Atração de elétrons mais forte 
Repulsão entre os elétrons – aumenta 
a energia dos orbitais 
Blindagem dos elétrons – reduz a 
atração entre núcleo e os elétrons 
A função onda se anula no núcleo s < p < d < f 
Átomos com muitos elétrons 
Princípio da construção 
Átomos com muitos elétrons 
Princípio da construção 
 A estrutura eletrônica de um átomo determina suas propriedades químicas - 
necessidade de descrever essa estrutura 
 Configuração eletrônica do átomo – uma lista de todos os orbitais ocupados com o 
número de elétrons que cada um contém 
 No estado fundamental de um átomo com muitos elétrons, eles ocupam os 
orbitais atômicos disponíveis – energia total menor possível 
 Dois elétrons, no máximo, podem ocupar um dado orbital 
 Spins emparelhados 
Orbitais atômicos 
Átomos com muitos elétrons 
Orbitais atômicos 
Átomos com muitos elétrons 
Orbitais atômicos 
Átomos com muitos elétrons 
Orbitais atômicos 
Átomos com muitos elétrons 
Camada de 
valência 
Átomos com muitos elétrons 
Estrutura eletrônica e Tabela Periódica