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Estrutura eletrônica dos átomos

Universidade Federal de Itajubá

Nathan Corsini Leitao-15870Ricardo Paulo Deperon Inard-15889

Professor: Élcio Barrak

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Natureza ondulatória da luz Para entender a base da estrutura eletrônica devemos então conhecer

um pouco sobre a natureza da luz. A luz que podemos enxergar é um tipo de radiação eletromagnética, que tem características semelhantes às ondas formadas na água após a ação de algum

agente esterno. O movimento de picos e depressões acontece periodicamente. A distancia entre dois picos ou entre duas depressões é chamada de comprimento de onda. O numero de comprimentos de onda que passam um ponto a cada segundo é chamado de freqüência.

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A velocidade de uma onda eletromagnética está diretamente relacionada ao comprimento de onda e a freqüência, e podemos achar seu valor através da expressão :

Podemos ver a luz, devido a reações químicas que elas provocam em nossos olhos e podem ser caracterizadas pelo comprimento de onda que possuem.

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Teoria Quântica Planck deu o nome de quantum à quantidade fixa de energia que podia ser liberada ou absorvida como radiação eletromagnética. Ele considerou que a quantidade de energia E, de um único quantum é igual à constante multiplicada pela freqüência. E=hf sendo h=6,63x10^-34

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Efeito fotoelétrico Em 1905 Einstein usou a teoria quântica

para explicar o efeito fotoelétrico, observado em seu experimento, onde a luz que incidia numa superfície limpa metálica levava-a a emitir elétrons.

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Espectros de linha

Quando a radiação é separada em seus diferentes comprimentos de onda, forma-se o espectro.

A equação de Balmer foi estendida para um equação mais geral, que ficou conhecida como equação de Rydberg, que permitiu calcular os comprimentos de onda de todas linhas espectrais do hidrogênio.

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Modelo de Bohr

Os estados de energia do átomo de hidrogênio: Usando as equações de movimento e interação entre cargas elétricas, Bohr calculou os níveis de energia correspondentes a cada órbita permitida. Essas energias encaixavam-se na seguinte fórmula:

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Comportamento ondultório da matéria

Então De Broglie propôs que o comprimento de onda característico do elétron ou qualquer outra partícula depende de sua massa e de sua velocidade

Onde h é a constante de Planck e mv é o momentodo corpo

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Mecânica quântica e orbitais atômicos

Em 1926, Schrödinger lançou as bases da mecânica ondulatória ao apresentar um modelo atômico no qual os elétrons eram vistos como partículas-onda.

Esse modelo, válido até hoje, mostrou que é impossível determinar corretamente a trajetória de um elétron, já previsto anteriormente por Heisenberg através do princípio da incerteza: “é impossível determinarmos simultaneamente a posição e a quantidade de movimento de um elétron, com exatidão em um certo instante”.

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A mecânica quântica nos permite conhecer os estados de energia possíveis de um sistema através da analise dos números quânticos.

Dessa forma, cada elétron é caracterizado por 4 números quânticos os quais mostrarão sua situação energética.

Esses números são: 1) principal (n)2) secundário(ℓ)3) magnético(m)4) spin(s)

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1) Principal (n): Designa o nível de energia/camada do elétron. Varia de 1 a 7 , de modo que conforme o aumento do número,

aumenta o nível de energia do elétron e também o tamanho do orbital devido a distancia do núcleo.

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2) secundário(ℓ): Também conhecido como azimutal, varia de zero a (n-1) para cada

valor de n Define o formato do orbital e se relaciona com os subníveis de energia

(s, p, d, f)

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3) magnético(m): Relaciona-se com a quantidade de orbitais em cada subnível,

assumindo o valor de -ℓ...0...+ℓ. Cada valor d m representa um orbital.

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4) spin(s) Possivelmente realcionado com o sentido de rotacao do eletron. Um eletron pode apresentar dois tipos de spin, deduzidos como

sendo:

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Representação de orbitais Segundo o modelo atual, o elétron é partícula- onda, o que significa

que possui as característica dupla, de partícula e onda. É impossível determinar a posição correta do elétron.

Em função dessas duas características, o modelo propõe uma região onde se tem grande probabilidade de se encontrar o elétron, essa região é denominada ORBITAL.

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6.7 – Átomos Polieletrônicos

Simplificadamente, a idéia de um átomo polieletrônico é que para certo valor d (n) , a energia de um orbital aumenta com o aumento do valor d (ℓ).

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Princípio da exclusão de Pauli

Em 1925, Wolfgang Pauli afirmou que, em um átomo, dois elétrons não podem apresentar a mesma configuração de números quânticos.

Essa regra ficou conhecida como princípio da exclusão de Pauli.

Chegando a conclusão que cada orbital só aceita no Maximo dois elétrons.

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Diagrama de Pauling

Confeccionou um sistema que determina a ordem crescente de energia dos subniveis atômicos.

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Regra de Hund

Princípio da Máxima multiplicidade O preenchimento dos orbitais de mesmo subnivel deve ser

feito de modo que tenhamos o maior numero de elétrons desemparelhados (isolados).

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- Configurações eletrônicas na tabela periódica