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  • Qumica I - Qumica Inorgnica

    1

    Qumica Inorgnica

    1.Atomstica

    Cronologia:

    450 a.C Leucipo A matria pode ser dividida em partculas cada vez menores.

    400 a.C Demcrito Denominao tomo para a menor partcula da matria. Considerado o pai do atomismo grego.

    1661 Boyle Autor do livro Sceptical chemist, no qual defendeu o atomismo e deu o primeiro conceito de elemento com base experimental.

    1808 Dalton Primeiro modelo atmico com base experimental. O tomo uma partcula macia e indivisvel. O modelo vingou at 1897.

    Modelo de Dalton

    1834 Faraday Estudo quantitativo de eletrlise, atravs do qual surgiu a idia da eletricidade associada aos tomos.

    1859 Primeiras experincias de descargas eltricas em gases presso reduzida. Descoberta dos raios catdicos.

    1874 Stoney Admitiu que a eletricidade estava associada aos tomos em quantidades discretas. Primeira idia de quantizao da carga eltrica.

    1891 Stoney Deu o nome de eltron para a unidade de carga eltrica negativa.

    1897 Thomson Descargas eltricas em alto vcuo (Tubos de Crookes) levaram descoberta do eltron. O tomo seria uma partcula macia, mas no indivisvel. Seria formado por uma gelia com carga positiva, na qual estariam incrustados os eltrons (modelo do pudim de passas). Determinao da relao carga-massa do eltron.

    1900 Max Planck Teoria dos quanta.

    1905 Einstein Teoria da Relatividade. Relao ent6re massa e energia (E = m c

    2). Esclarecimento

    do efeito fotoeltrico. Denominao fton para o quantum de energia radiante.

    1909 Millikan Determinao da carga do eltron. Experimento da gota de leo

    1911 Rutherford

    O tomo no macio nem indivisvel. O tomo seria formado por um ncleo muito pequeno, com carga positiva, onde estaria concentrada praticamente toda a sua massa. Ao redor do ncleo ficariam os eltrons, neutralizando sua carga. Este o modelo do tomo nucleado, um modelo que foi comparado ao sistema planetrio, onde o Sol seria o ncleo e os planetas seriam os eltrons.

  • Qumica I - Qumica Inorgnica

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    Modelo de Rutherford

    1913 Bohr Modelo atmico fundamentado na teoria dos quanta e sustentado experimentalmente com base na espectroscopia. Distribuio eletrnica em nveis de energia. Quando um eltron do tomo recebe energia, ele salta para outro nvel de maior energia, portanto mais distante do ncleo. Quando o eltron volta para o seu nvel de energia primitivo ( mais prximo do ncleo), ele cede a energia anteriormente recebida sob forma de uma onda eletromagntica (luz).

    Modelo de Bohr

    1916 Sommerfeld Modelo das rbitas elpticas para o eltron. Introduo dos subnveis de energia.

    1920 Rutherford Caracterizao do prton como sendo o ncleo do tomo de hidrognio e a unidade de carga positiva. Previso de existncia do nutron.

    1924 De Broglie Modelo da partcula-onda para o eltron.

    1926 Heisenberg Princpio da incerteza.

    1927 Schrodinger Equao de funo de onda para o eltron.

    1932 Chadwick Descoberta do nutron. O Modelo de Bohr:

    Atravs de experimentos de disperso da luz emitida por tomos excitados, Bohr consegue explicar satisfatoriamente como os eltrons conseguem manter constante a sua energia. Luz: tipo de onda eletromagntica que acredita-se ser produzida pelo movimento oscilatrio de uma carga eltrica gerando campos eltricos e magnticos. As ondas de luz se propagam pelo espao sempre com uma mesma velocidade ( 3000000 Km/s no vcuo) e se caracterizam por 3 grandezas:

    Velocidade ( c ou v)

    Freqncia (f) = nmero de oscilaes por segundo

    Comprimento de onda () = distncias entre dois pontos equivalentes de uma onda ( tamanho da onda)

    Estas grandezas se relacionam segundo a equao

    c= f . A energia transportada por uma onda eletromagntica pode ser medida pela equao:

    E = h . f Percebe-se ento que, para cada valor de comprimento de onda associa-se um tipo de freqncia e, por conseqncia, um determinado valor de energia. Disperso da Luz: consiste em incidir a luz sobre um prisma e provocar a separao dos vrios comprimentos de onda que compem a luz incidente, dando origem ao que chamamos de espectro. Disperso da luz branca

    No espectro produzido pela luz branca no existem falhas todos os comprimentos de onda existentes entre 800 e 400 nm (faixa visvel do espectro), o que significa que neste intervalo de comprimentos de onda, encontramos todos os valores possveis de energia associada. O experimento de Bohr: Aps excitar tomos com o fornecimento de energia, Bohr direciona o feixe de luz obtido para

  • Qumica I - Qumica Inorgnica

    3

    um prisma e provoca a disperso da luz produzida.

    Resultados: Bohr percebe que a luz emitida por um tomo excitado produz um espectro descontnuo, ou seja, apenas alguns comprimentos de onda muito especficos so produzidos pelos tomos. Desta forma conclui que um determinado tomo s capaz de emitir ondas eletromagnticas com valores de energia muito bem definidos. Para explicar este fenmeno, Bohr sugere que o tomo seja um sistema de alta organizao, no qual todas as suas partculas constituintes apresentem valores de energia muito bem definidos e invariveis. Desta forma, ao absorver energia do meio esterno, o processo pelo qual o tomo produz energia luminosa se processaria de forma idntica, produzindo sempre o mesmo espectro, independente da energia utilizada na excitao. Bohr enuncia alguns postulados:

    1. Em um tomo so permitidas apenas algumas rbitas circulares ao eltron, sendo que em cada uma dessas rbitas o eltron ir apresentar energia constante.

    2. A energia dessas rbitas aumentam medida que se afastam do ncleo.

    3. Um eltron, quando localizado em uma dessas rbitas, no perde nem ganha energia de forma espontnea, sendo este estado conhecido como estado fundamental ou estacionrio.

    4. Um eltron s ir variar a sua energia quando absorver energia de uma fonte externa ao tomo, passando ento ao estado excitado ou ativado.

    5. Ao passar do estado fundamental para o estado excitado, o eltron realiza um salto quntico progressivo, indo para uma rbita mais afastada do ncleo. A energia absorvida para o salto corresponde diferena de energia entre as rbitas envolvidas.

    6. Quando o eltron retorna para a sua rbita de origem, emite a energia recebida em forma de ondas

    eletromagnticas (luz) e realiza o salto quntico regressivo, retornando ao estado fundamental.

    7. Como a quantidade de prtons e eltrons

    diferente em cada tomo, a energia necessria para os saltos qunticos varia de tomo para tomo, o que leva cada tipo de tomo a produzir um espectro descontnuo diferente e caracterstico.

    Carga eltrica

    Natureza Valor Reltivo

    Massa relativa

    Prton Positiva +1 1

    Nutron No existe 0 1

    Eltron Negativa -1 1/1836

    Camadas Eletrnicas

    Os eltrons esto distribudos em camadas ou nveis de energia.

    Ncleo

    Camada Nvel

    K 1

    L 2

    M 3

    N 4

    O 5

    P 6

    Q 7

    Nmero mximo de eltrons nas camadas ou nveis de energia:

    K L M N O P Q

    2 8 18 32 32 18 8

    Subnveis de energia

    As camadas ou nveis de energia so formados de subcamadas ou subnveis de energia, designados pelas letras s, p, d e f

    Subnvel s p d f

  • Qumica I - Qumica Inorgnica

    4

    Nmero mximo

    de eltrons

    2

    6

    10

    14

    Subnveis conhecidos em cada nvel de energia

    Subnvel

    1s

    2s 2p

    3s 3p 3d

    4s 4p 4d 4f

    5s 5p 5d 5f

    6s 6p 6d

    7s

    Diagrama de Pauling

    Subnveis em ordem crescente de energia

    1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d

    Preenchimento dos subnveis Os nveis so preenchidos sucessivamente, na ordem crescente de energia, com o nmero mximo de eltrons possvel em cada subnvel. Os nmeros qunticos indicam a energia do eltron no tomo e a regio de mxima probabilidade de se encontrar o eltron. O Nmero Quntico Principal ( n ) indica o nvel de energia. Varia de n=1 a n=3, respectivamente, no 1, 2, 3 ,... nvel de energia. Entre os tomos conhecidos, no estado fundamental, o nmero mximo de eltrons num mesmo nvel 32. O Nmero Quntico Secundrio ou Azimutal (l) indica a energia do eltron no subnvel. Nos tomos conhecidos, no estado fundamental, h 4 subnveis representados por s, p, d, f em ordem crescente de energia.

    Subnvel s p d f

    Nmero Quntico

    secundrio ( l )

    0

    1

    2

    3

    Orbitais Os subnveis so formados de orbitais. Orbital a regio da eletrosfera onde h maior probabilidade de estar localizado o eltron do tomo. O nmero mximo de eltrons em cada orbital 2. A cada orbital foi atribudo um nmero quntico magntico ( m ) cujo valor varia de l a +l passando por zero.

    s 1 orbital 0

    p 3 orbitais -1 0 +1

    d 5 orbitais -2 -1 0+1 +2

    f 7 orbitais -3 -2 -1 0 1 2 3

    O orbital s tem forma esfrica. Os orbitais p tm forma de duplo ovide e so perpendiculares entre si ( esto dirigidos segundo 3 eixos ortogonais x, y, z )

    Spin Spin o movimento de rotao do eltron em torno do seu eixo. Pode ser paralelo ou antiparalelo. A cada um deles foi atribudo um nmero quntico: +1/2 e -1/2.

    Princpio da excluso de Pauli Em um mesmo tomo, no existem dois eltrons com 4 nmeros qunticos iguais. Como conseqncia desse princpio, dois eltrons de um mesmo orbital tm spins opostos. Um orbital semicheio contm um eltron desemparelhado; um orbital cheio contm dois eltrons emparelhados ( de spins opostos).

    Regra de Hund Ao ser preenchido um subnvel, cada orbital desse subnvel recebe inicialmente apenas um eltron; somente depois de o ltimo orbital desse nvel ter recebido seu primeiro eltron co