aulas 3 e 4 - modelos atômicos modernos

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Nesta aula, veremos o conceito de átomo moderno. Nas aulas 1 e 2, vimos o modelo clássico do átomo, baseado na física clássica. Agora, veremos o modelo quântico do átomo.

I) O MODELO DE O MODELO DE O MODELO DE O MODELO DE RUTHERFORD RUTHERFORD RUTHERFORD RUTHERFORD –––– BÖHRBÖHRBÖHRBÖHR O modelo de Böhr é baseado na teoria quântica, de Max Planck, que diz que quando uma partícula passa de uma situação de maior energia para uma de menor energia, ou vice-versa, ela libera ou recebe energia em “pacotes”, denominados quantum (quanta, no plural). Os estudos de Böhr se desenvolveram sobre o átomo de Hidrogênio, por isso, seu modelo é conhecido, também, como “Modelo do Átomo de Hidrogênio”. • Postulados de Böhr:

1. Os elétrons movem-se em torno de um núcleo atômico central, descrevendo órbitas circulares.

2. Quando os elétrons saltam de um nível de energia para outro (Salto Quântico), eles liberam um quantum

de energia (Quando a camada inicial for de maior energia que a final) ou absorvem um quantum de energia

(Quando a camada inicial for de menor energia que a final)

3. Existe um número definido de órbitas eletrônicas, e elas são equipotenciais, ou seja, o trabalho que o

elétron faz para percorrê-las é nulo (Não gasta energia).

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II) O MODELO DE O MODELO DE O MODELO DE O MODELO DE SOMMERFELD:SOMMERFELD:SOMMERFELD:SOMMERFELD: Sommerfeld, estudando o átomo, percebeu que os elétrons de um determinado nível de energia descreviam trajetórias diferentes (o que chamou de subníveis). Sendo assim, ele modelou o seguinte: Os elétrons de um

determinado nível n se distribuem em 1 subnível circular e n – 1 subníveis

elípticos.

III) O MODELO DE O MODELO DE O MODELO DE O MODELO DE De BROGLIE:De BROGLIE:De BROGLIE:De BROGLIE:

O Elétron tem comportamento duplo de partícula e onda.

IV) PRINCÍPIO DA INCERTEZA DE HEISENBERG:PRINCÍPIO DA INCERTEZA DE HEISENBERG:PRINCÍPIO DA INCERTEZA DE HEISENBERG:PRINCÍPIO DA INCERTEZA DE HEISENBERG: É impossível determinar a velocidade e a posição de um elétron simultaneamente. Ou se determina a posição e fica-se sem a velocidade, ou determina-se a velocidade e fica-se sem a posição.

V) MODELO DE SCRHÖEDINGERMODELO DE SCRHÖEDINGERMODELO DE SCRHÖEDINGERMODELO DE SCRHÖEDINGER Determinou, através de sua teoria – Teoria da mecânica ondulatória –, o conceito de orbital como a região no espaço ao redor do núcleo atômico com a maior probabilidade de se encontrar um elétron.

• Os números quânticos: 1. Número quântico principal (n): Se refere à camada (nível de energia) na qual o elétron se encontra.

CAMADA NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL K 1 L 2 M 3 N 4 O 5 P 6 Q 7


2. Número quântico Secundário / Azimutal (ℓ): Se refere ao Subnível de energia no qual o elétron se encontra.

SUBNÍVEL AZIMUTAL s 0 p 1 d 2 f 3 g 4 h 5 i ... 6 ...

3. Magnético (m): Se refere ao orbital no qual o elétron se encontra e sua orientação. SUBNÍVEL MAGNÉTICO

s 0 p -1 0 +1 d -2 -1 0 +1 +2 f -3 -2 -1 0 +1 +2 +3

4. Spin (s): Se refere ao sentido de rotação do elétron. Pode ser +1/2 ou –1/2.

VI) PRINCÍPIO DA EXCLUSÃO DE PAULIPRINCÍPIO DA EXCLUSÃO DE PAULIPRINCÍPIO DA EXCLUSÃO DE PAULIPRINCÍPIO DA EXCLUSÃO DE PAULI:::: Um par de elétrons EMPARELHADOS não pode possuir dois elétrons com mesmo spin.

VII) REGRA DE HUND:REGRA DE HUND:REGRA DE HUND:REGRA DE HUND: O elétron ocupa primeiro o subnível menos energético e o orbital vazio. Exemplo: Dê os 4 números quânticos do elétron de valência do C (Z = 12) 1° passo: Distribuir eletronicamente. 12C: 1s2 2s2 2p6 3s2 2º passo: Verificar a camada mais energética (Valência). C.V 12C: 3s2 3º passo: Verificar os números quânticos. n (camada mais energética) = 3 ℓ (subnível mais energético) = s = 0 m (orbital): o subnível mais energético possui 2 elétrons. O último elétron foi adicionado ao orbital 0. Portanto m=0. s: É um número arbitrário. Pode ser +1/2 ou -1/2, dependendo do valor do spin do outro elétron do par.

Diagrama de Linus Pauling CAMADA SUBNÍVEIS

1 1s2 2 2s2 2p6 3 3s2 3p6 3d10 4 4s2 4p6 4d10 4f14 5 5s2 5p6 5d10 5f14 6 6s2 6p6 6d10 7 7s2 7p6

Subnível s

↑↓ 0


Exemplo 2: Determine o orbital de cada elétron do 12C.

revisão geral – modelos atômicos modernos � Modelo de Böhr: O elétron descreve órbitas circulares em torno do núcleo. Tais elétrons estão definidos em níveis

energéticos (camadas) bem definidos, podendo realizar saltos quânticos para níveis mais ou menos energéticos, liberando ou absorvendo quanta (“pacotes”) de energia.

� Modelo de Sommerfeld: Cada nível energético possui elétrons distribuídos em subníveis de energia. Se os elétrons se encontram em um nível energético n, eles se distribuem em 1 subnível circular e n – 1 subníveis elípticos.

� Modelo de De Broglie: O elétron possui comportamento duplo de onda e partícula. � Princípio da Incerteza de Heisenberg: Não é possível determinar a velocidade e a posição de um elétron

simultaneamente. � Modelo de Schröedinger: Orbital é a região no espaço com a máxima probabilidade de se encontrar um elétron. Tal

posição se descreve através de 4 números quânticos: O principal (n), o secundário ou azimutal (ℓ), o magnético (m) e o spin (s).

� Princípio da exclusão de Pauli: Dois elétrons emparelhados possuem, necessariamente, spins opostos. � Regra de Hund: Os elétrons se distribuem um por vez no subnível menos energético e no orbital vazio.

CAMADA SUBNIVEL MAGNÉTICO

1 s2 ↑↓

0

2 s2

↑↓ 0

p6 ↑↓ ↑↓ ↑↓ -1 0 +1

3 s2 ↑↓ 0

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