gqi-00042 & gqi-00048 aula 02

QUÍMICA GERAL

Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica Universidade Federal Fluminense

Volta Redonda - RJ

Prof. Dr. Ednilsom Orestes 25/04/2016 – 06/08/2016 AULA 02

ESTRUTURA ATÔMICA

&

PROPRIEDADES

PERIÓDICAS

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

1987, Joseph John Thomson descobre o elétron em (presente em todos os materiais)

e estabelece sua relação 𝒒/𝒎.

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Robert Millikan estabelece a carga

do elétron em 1898

Ernest Rutherford

Modelo Atômico Planetário -1911

-

-

-

- - +

-

-

-

-

- - +

-

Porque o elétron não cai no núcleo?

Joseph Jacob Balmer Espectro do Hidrogênio - 1875

Espectro de Emissão

KNO3 CaCl2 NaCl

Reveillon 2014

𝑐

𝜆= 𝜈 = ℛ

1

𝑛12 −

1

𝑛22 𝑛1 = 1,2, … 𝑛2 = 𝑛1 + 1, 𝑛1 + 2, …

Calcule o comprimento de onda da radiação emitida por um átomo para n1=2 e n2=3. Dado: cte de Rydberg = 3,29x1015 Hz. Resp.: 657 nm Repita para n1=2 e n2=4 (Resp.: 486 nm) e para n1=2 e n2=5.

1900: Catástrofe do Ultravioleta.

Max Planck: TEORIA QUÂNTICA

Wien: Correto em altas frequências.

Rayleigh: Correto em baixas frequências.

1900: Emissão/absorção de energia dá-se em quanta.

Contraria Mec. Clássica.

𝐸 = 𝑛ℎ𝜈 E=nhν com n = 1,2,3,...

h = 6,626x10-34 J.s

ν = freqüência.

Calcule a energia (n=1) para uma radiação com ν = 6,4x1014 Hz.

Repita para n=1 mol.

Albert Einstein

Esperado

• Intensidade da radiação é proporcional com máxima Ke.

• Efeito fotoelétrico ocorre para qualquer freq. e compr. onda.

• Deveria haver um delay entre radiação e emissão dos elétrons.

Observado

• Intensidade luz não altera a Ke máxima dos elétrons.

• Frequência de “corte” para fotoemissão.

• Não há delay significativo entre radiação e emissão.

1905: Efeito fotoelétrico

A. Einstein

Nasce o FÓTON!

𝐸𝐾 = ℎ𝜈 − Φ 𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ 𝜈 − 𝜈0

𝐸𝐾 = ℎ𝜈 − Φ 𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ 𝜈 − 𝜈0

A velocidade de um elétron emitido pela superfície de uma amostra de potássio pela ação de um fóton é 668 km.s-1. (a) Qual é a energia cinética do elétron ejetado? (b) Qual é o comprimento de onda da radiação que provocou a fotoejeção do elétron no item anterior? (c) Qual é o comprimento de onda mais longo de radiação eletromagnética capaz de ejetar elétrons do potássio? A função trabalho do potássio é 2,29 eV. (1 eV = 1,602 x 10-19 J)

𝐸𝐾 =𝑚𝑒𝑣2

2= 2,03 × 10−19 J

𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ𝜈 − Φ

ℎ𝜈 = 5,70 × 10−19 J ∴ 𝜆 = 3,49 × 10−7 m

= 349 nm

0 = ℎ𝜈 − Φ

𝜆 =𝑐ℎ

Φ

∴ 𝜆 = 5,42 × 10−7 m = 542 nm

+

Modelo Rutherford: elegante e instável.

- -

Niels Bohr

-

Série do

Hidrgênio

H, He+, Li2+, ...

Explicava propriedades física e químicas.

Órbitas explicavam propriedades na TP.

2

0

2

4 r

ZeFe

r

mFc

2v

-

r +

v

1. Elétron possui órbita circular em torno do núcleo.

2. Momento angular quantizado.

3. Absorve/emite energia quando muda de estado. ce FF

2

42

v

0

22

UE

r

ZemE

UTE

TE

TU

T

2

2

0

2

2

0

22

4

4v

r

ZeF

mr

rZe

c

-

+

2v

hnmrprL

r

p

r

Zem

0

22

4v

.

.

00

2

22

a42

2

n

eZE

UE

n

2

0

22

Zme

hnr

FF

n

ce

hEE nn 12

Substituindo En tem-se:

2

2

2

100

22

00

2

1

22

00

2

2

22

11

a8

a42a42

nn

eZh

n

eZ

n

eZh

Fazendo ν = c/λ chegamos a Equação proposta por Balmer.

2

2

2

1

11

nnRH

00

22

a8hc

eZRH

hEE nn 12