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Capítulo 6 – Estrutura eletrônica dos átomos
Alunos: Matheus Silva Franco nº 17016 Ricieri Lima de Oliveira nº 17025
Professor: Élcio Rogério Barrak
Engenharia de Produção
Universidade Federal de Itajubá
Tópicos A importância do estudo da luz Natureza e propriedades da luz O Espectro eletromagnético Radiação do corpo negro Quantum O efeito fotoelétrico e os fótons A natureza dual da luz O espectro de linhas O modelo atômico de Bohr O comportamento ondulatório da matéria O princípio da incerteza Os orbitais atômicos Princípio da exclusão de Pauli Classificação Periódica
A importância do estudo da luz
O entendimento de como a luz interage com a matéria ajuda-nos a compreender o comportamento dos
elétrons no átomo.
Natureza e propriedades da luz
Luz visível: radiação eletromagnéticaTransporta energia pelo espaço
Espectro eletromagnético
Radiação de corpo negro
Na física, um corpo negro é um corpo que absorve toda a radiação que nele incide:
nenhuma luz o atravessa nem é refletida.
Apesar do nome, corpos negros produzem radiação eletromagnética, tal como luz.
Quando um corpo negro é aquecido, essas propriedades o tornam uma fonte ideal de
radiação térmica. A intensidade e o comprimento de onda dessa radiação
dependem da temperatura.
Quantum
Max Planck Suposição audaciosa: os átomos só podiamabsorver ou emitir pequenas quantidades
(ou “pacotes”) de energia.
Menor quantidade de energia: quantum.
E = h f
*onde h é igual à constante de Planck.
O efeito fotoelétrico e os fótons
O efeito fotoelétrico é o fenômeno que ocorre quando a luz incide em uma superfície metálica limpa, ocorrendo a emissão de elétrons.Fóton é um “pacote” de energia que se comporta como partícula. Faz parte da teoria de Einstein, que ao desenvolver o conceito de fóton complementou o trabalho de Planck.
E = h f
A natureza dual da luz
A luz possui características tanto de onda quanto de partícula. Assim, em certas ocasiões, como na
difração e na interferência, ela se comporta como onda e em outras situações, como no efeito
fotoelétrico, ela se comporta como partícula.
O espectro de linhas
Para definir o espectro de linhas, definiremos primeiro o espectro contínuo.
O espectro contínuo resulta da separação de todos os comprimentos de onda da luz branca (sol). Quando separamos o feixe de luz original, obtemos uma faixa contínua de cores sem nenhum ponto branco.
Um espectro contendo apenas radiações de comprimentos de onda específicos é chamado espectro de linhas.
Espectros de absorção e de emissãoab
sorção
em
issão
O modelo atômico de Bohr e o espectro de linhas
Modelo na época: Rutherford (sistema solar). O descobrimento do espectro de linhas causou
confusão aos cientistas.Bohr então propôs:
1) O elétron só pode estar contido em uma região correspondente a uma certa energia definida;
2) Quando o elétron está em um certo estado de energia “permitido”, ele não irradia energia;
3) Uma mudança de camada significa emissão ou aborção de energia.
O comportamento ondulatório da matériaDe Broglie propôs que o comprimento de onda
característico do elétron ou qualquer outra partícula depende de sua massa e de sua velocidade.
Qualquer objeto que possui massa e velocidade pode dar origem a uma onda.Pouco depois, as propriedades ondulatórias do elétron foram demonstradas, pois os elétrons eram difratados pelos cristais do mesmo modo que os raios-X.
Princípio da incerteza
É impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron num dado instante.
A localização de uma onda no espaço não é definida de forma exata.
Os orbitais atômicos
Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde a probabilidade de se encontrar um elétron é alta.
Cada orbital tem forma e energia características.
Onde estão os orbitais?
Quatro subníveis principais: “s”, “p”, “d” e “f”
Os orbitais atômicos
Para descrever o orbital, são usados os números quânticos.
“n” : número quântico principal (tamanho) “l” : número quântico secundário ou azimutal
(formato)
“m” : número quântico magnético (orientação
espacial) “s” : spin eletrônico (sentido da rotação do
elétron)
Os orbitais atômicos
Princípio da exclusão de Pauli
Em um orbital podem ficar apenas dois elétrons e jamais poderão ter os quatros números quânticos iguais. Pois, obrigatoriamente, terão spins contrários.
Princípio de Hund
Classificação Periódica
Vale a pena lembrar:Existem vários tipos de radiações eletromagnéticas e o espectro eletromagnético é a ferramenta utilizada para identificá-las.A luz pode ser tratada tanto como onda quanto como partícula.O efeito fotoelétrico é importante para demonstrar a característica corpuscular da luz.A própria matéria pode ter comportamento de onda (ex: elétrons).É impossível determinar a posição exata de um elétron no átomo, por isso surgiu o conceito de orbital.
Referências bibliográficas
Química – A Ciência Central – 9ª edição (Brown, LeMay e Bursten)
Princípios da Química (Nasterton, Slowinski e Stanitski)
As faces da Física (Wilson Carron e Osvaldo Guimarães)
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