AULA 2 UNIDADE 1

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Introdução à 
Química dos 
Materiais
Prof(a): Dra. Debora Sales
Energia e matéria
 Uma pessoa, ao observar o 
conteúdo de um copo com água, 
vê um simples líquido incolor. 
 Na verdade, o líquido é uma 
mistura homogênea composta 
pela água e por diversas 
substâncias que se encontram 
dissolvidas na própria água.
 Uma propriedade da matéria que pode ser facilmente observada é o seu estado 
físico:
Energia e matéria
 A ebulição da água produzindo vapor é um exemplo de uma transformação física. Ao 
mudar de líquido para vapor, a água não se transforma em uma matéria diferente.
Energia e 
matéria
 Uma reação química envolve
a conversão de um tipo de
matéria em outro. Uma nova
substância é formada. Após
uma reação química, não há
nenhuma variação da massa
total, inicialmente presente.
Trata-se da Lei de
conservação da massa.
Conceitos Básicos 
Conceitos Básicos 
Conceitos Básicos 
 Energia: capacidade de realizar trabalho.
 A energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética
quando se deixa cair o peso. A energia cinética é convertida
principalmente em energia térmica quando o peso atinge o solo.
Conceitos Básicos 
O mundo químico...
Macroscópico
Microscópico
Simbólico
ÁTOMO
 prótons, neutros e elétrons
 unidade de massa atômica (u), definida como 1/12 da massa de um átomo de 
carbono, que contém seis prótons e seis nêutrons.
 A massa de um próton ou nêutron é aproximadamente 1 u.
• Os elétrons têm uma massa quase desprezível de 0,00091 × 10–27 kg ou 0,00055 
u. 
Partícula Massa (g) Massa (uma-
unidade de 
massa atômica)
Massa relativa
a massa do 
próton
Localização 
Próton (p) 1,673 x 10-24 1,007 1 Núcleo
Nêutron (n) 1,675 x 10-24 1,008 1 Núcleo
Elétron (e) 9,110 x 10-28 5,486 x 10-4 1/1836 Eletrosfera
Quando o equilíbrio de carga normal da matéria é perturbado, como
acontece durante uma tempestade de raios, ele rapidamente se
equaliza, com frequência, de forma dramática.
Tabela periódica
 O número mais importante para a identidade de um átomo é o número de 
prótons em seu núcleo. O número de prótons define o elemento.
Química Biológica
Aula 05: Teorias Atômicas
Teoria atômica da matéria
Química
Química Biológica
Aula 05: Teorias Atômicas
Teoria atômica da matéria
Bohr (1911)
✓ Uma partícula carregada movendo em uma trajetória
circular deve perder energia.
✓ O átomo instável de acordo com a teoria de Rutherford.
✓ Elétrons confinados em estados específicos de energia
(órbitas).
Química
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Teoria atômica da matéria
Bohr (1911)
✓ As órbitas esféricas (K, L, M, N, O, P, Q)
✓ Quanto maior for a energia de um elétron no átomo, maior
será o raio de sua órbita.
✓ Cada camada (ou órbita) relacionada ao correspondente
número quântico principal (n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
Química
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Teoria atômica da matéria
Bohr (1911)
✓ Transição de elétrons entre níveis por absorção de energia.
✓ Retorno do elétron nível de energia de origem com
emissão um fóton de energia sob a forma de uma onda
eletromagnética.
De n1 para n2 = absorve energia 
(ΔE +)
De n2 para n1 = libera energia 
(ΔE-)
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Teoria atômica da matéria
Modelo Quântico
✓ Comportamento ondulatório da matéria (Broglie, 1924)
• O momento, mv, é uma propriedade de partícula,
enquanto λ é uma propriedade ondulatória.
onde: λ= comprimento de onda da matéria; h = constante de
Planck; m= massa; ν = velocidade da onda
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Teoria atômica da matéria
Modelo Quântico
SCHRÖDINGER - modelo atômico baseado na mecânica
ondulatória
✓ Equação que contém os termos onda e partícula.
✓ A resolução da equação leva às funções de onda
(contorno do orbital eletrônico)
✓ A região do espaço em que há a probabilidade de
encontrar um elétron de determinada energia é chamada
de orbital.
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Teoria atômica da matéria
Representação atômica 
AXZ 
Onde:
A= número de massa = nº de prótons (p) + nº de nêutrons (n)
Z = nº de prótons (p) = número atômico
X = um átomo
A= P+N
N=A-P
Exemplos: 16O8
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Teoria atômica da matéria
Isótopos
São átomos que possuem mesmo número atômico, porém 
número de massa diferente.
Exemplos: 16O8 (99,76%);
17O8 (0,04%);
18O8
(0,2%)
16O8 (p=8; n=8; e=8)
17O8 (p=8; n=9; e=8)
18O8 (p=8; n=10; e=8)
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Teoria atômica da matéria
Abundância Isotópica
✓ Fração do número de átomos de um dado isótopo de um
elemento em relação ao número total de átomos desse
elemento
✓ Cálculo de massas atômicas
A = (𝑎𝑏𝑢𝑛𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 % 𝑑𝑜 𝑖𝑠ó𝑡𝑜𝑝𝑜 1
100
x massa isotopo 1) + ( 𝑎𝑏𝑢𝑛𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 % 𝑑𝑜 𝑖𝑠ó𝑡𝑜𝑝𝑜 2
100
x massa isotopo 2)
+ (
𝑎𝑏𝑢𝑛𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 % 𝑑𝑜 𝑖𝑠ó𝑡𝑜𝑝𝑜 3
100
x massa isotopo 3) + …
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Teoria atômica da matéria
Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
São parte integral da resolução matemática da equação de
Schrödinger.
1. Número quântico principal (n): Corresponde ao nível ou
camada. À medida que n aumenta, o orbital torna-se maior e
o elétron passa mais tempo mais distante do núcleo.
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
2. Número quântico azimutal (l): Depende do valor de n. Os
valores de l começam de 0 e aumentam até n-1.
Normalmente utilizamos letras para l (s, p, d e f para l= 0, 1, 2, e
3).
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
3. Número quântico magnético (ml): Depende de l. O número
quântico magnético tem valores inteiros entre -l e +l.
Fornecem a orientação do orbital no espaço.
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
Orbitais s
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
Orbitais p
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
4. Número de spin (ms ): Descreve a rotação do elétron em torno 
do seu eixo. O número ms pode ter somente os valores +1/2 e -1/2.
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
Orbitais d e f
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
Orbitais d e f
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Modelo Quântico
✓ Números Quânticos
O princípio da exclusão de Pauli:
“Um mesmo orbital não pode comportar mais que dois 
elétrons. Esses elétrons não podem ter a mesma série de 4 
números quânticos. Portanto, dois elétrons no mesmo orbital 
devem ter spins opostos.”
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Configuração Eletrônica
• Descreve a estrutura eletrônica de um átomo com todos
os orbitais ocupados e o número de elétrons que cada
orbital contém.
• No estado fundamental de átomos, os elétrons estão
dispostos em orbitais atômicos de modo que sua energia
total seja a menor possível
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Configuração Eletrônica
Camada 
eletrônica (n)
Subcamadas 
disponíveis (l)
Orbitais 
disponíveis (2l 
+1)
Número possível de 
elétrons dentro da 
subcamada [2(2l +1)]
Número possível de 
elétrons para a 
enésima camada 
(2n2)n = 1 s 1 2 2
n = 2
s 
p
1
3
2
6
8
n = 3
s 
p 
d
1
3
5
2
6
10
18
n = 4
s 
p 
d 
f
1
3
5
7
2
6
10
14
32
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Teoria atômica da matéria
Configuração Eletrônica
✓ As energias das 
subcamadas dependem 
de n e l.
✓ O diagrama de Aufbau: 
Mostra a ordem de energia 
das subcamadas
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Teoria atômica da matéria
Configuração Eletrônica
✓ Regra de Hund: o arranjo mais estável dos elétrons é aquele com 
o número máximo de elétrons desemparelhados, com o mesmo 
sentido de spin. 
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Teoria atômica da matéria
Configuração Eletrônica
Exemplo: Melhor configuração para o átomo de carbono é
1s22s22px
12py
1 , ( ou 1s22s22p2)
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Teoria atômica da matéria
Configuração Eletrônica
Diagrama de Linus
Pauling: Define, em ordem
crescente de energia, a
distribuição dos elétrons
de um átomo em sua
eletrosfera.
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Configuração Eletrônica
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Teoria atômica da matéria
Configuração Eletrônica
Cátions: os elétrons são primeiramente removidos do
orbital com o maior número quântico principal, n:
Li (1s2 2s1) Li+ (1s2) 
Fe ([Ar]3d6 4s2) Fe3+ ([Ar]3d5) 
Ânions: os elétrons são adicionados ao orbital com o mais
baixo valor de n disponível:
F (1s2 2s2 2p5) F- (1s2 2s2 2p6) 
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Teoria atômica da matéria
Configuração Eletrônica
Química
Exercícios
1. O que é um átomo?
2. Qual a carga do:
Elétron
Nêutron
Próton
3. Por que os elétrons são ignorados quando calculamos massas
atômicas?
4. Um átomo tem 15 prótons e 17 nêutrons. Qual é o seu número
atômico e seu número de massa?
5. O lítio tem dois isótopos, um com massa 6,015 que é 7,42%
abundante, e outro com massa 7,016 que é 92,58% abundante.
Qual é o peso atômico do lítio?