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Prof. Cristian Berto da Silveira QUÍMICA GERAL UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS.

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Apresentação em tema: "Prof. Cristian Berto da Silveira QUÍMICA GERAL UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS."— Transcrição da apresentação:

1 Prof. Cristian Berto da Silveira QUÍMICA GERAL UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS

2 Química Geral PARTÍCULAS ATÔMICAS NÚCLEO ELETROSFERA NÚCLEO: Contém Prótons e Nêutrons. ELÉTROSFERA: Contém Elétrons. PartículasCarga RelativaMassa Relativa Prótons+ 11 Nêutrons01 Elétrons- 11/1840 REVISÃO

3 Química Geral NÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICAS ÁTOMO DE HIDROGÊNIO ÁTOMO DE HÉLIO ÁTOMO DE SÓDIO 1 Próton Nenhum Nêutron 1 Elétron 2 Prótons 2 Nêutrons 2 Elétrons 11 Prótons 12 Nêutrons 11 Elétrons Número Atômico = 1 Número Massa = 1 Número Atômico = 2 Número Massa = 4 Número Atômico = 11 Número Massa = 23

4 Química Geral Número Atômico (Z) = É o número correspondente à carga nuclear, ou seja, o número de prótons existente no núcleo. Número Massa (A) = É o número correspondente à soma das quantidades de prótons e de nêutrons existentes no núcleo. Z = p Z = Número Atômico. p = Número de Prótons. A = p + n A = Número de Massa. p = Número de Prótons. n = Número de Nêutrons.

5 Química Geral Exercícios 1. O átomo de magnésio apresenta doze prótons e doze nêutrons. Qual o número atômico e o número de massa deste elemento? 2. Descobrir o número de prótons, de nêutrons e de elétrons do átomo de carbono que apresenta Z = 6 e A = 13.

6 Química Geral UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS 2 - Números Quânticos As teorias da MECÂNICA QUÂNTICA, definidas por Planck, De Broglie, Schrödinger e Heisemberg, dentre outras, auxiliaram na identificação dos elétrons. Os NÚMEROS QUANTICOS são os modelos que nos auxiliam na localização e identificação da posição do elétron na orbita de um átomo. 1. Números Quânticos Principal (n); 2. Números Quânticos Secundário ( l ); 3. Números Quânticos Magnético (m l ); 4. Números Quânticos Spin (m s );

7 Química Geral 1. Números Quânticos Principal (n): É um número inteiro que representa os níveis de energia, desde n = 1, para o primeiro nível; n = 2 para o segundo nível e assim até o infinito. Como nos átomos conhecidos número máximo de camada é igual a 7, o NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL VARIA DE 1 A O NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL foi deduzido independentemente por Bohr e Schrödinger, pela fórmula: E = - 2.π 2. m. e 4. Z 2 n 2. h 2 E = energia de uma camada; m = massa de um elétron; e = carga de um elétron; Z = número atômico; h = constante de Planck; n número quântico principal;

8 Química Geral O cientista Sueco Johannes Robert Rydberg definiu o número máximo de elétrons nas camada. Número máximo de elétrons nas camadas = 2n 2 CamadaNúmero Quântico Principal (n) Número máximo de elétron (Teórico) (2n 2 ) Número máximo de elétron (Prática) (2n 2 ) K = 22 L = 88 M = 1818 N = 3232 O = 5032 P = 7218 Q = 982

9 Química Geral Exercícios 3. Qual o número máximo de elétrons nas camadas atômicas K, M, O e Q? 4. Se o número quântico principal de um elétron for igual a 6 ele estará localizado em que camada? 2. Números Quânticos Secundário ( l ): Também conhecido como número quântico de momento angular do orbital. Caracteriza a uma subdivisão de energia dentro de cada camada, revelando, desta maneira a existência do Subnível de Energia. l = 0; 1; 2;...; n - 1 l = 0; l = 1; l = 2; l = 3;

10 Química Geral CamadaSubníveis Existentes na CamadaQuantidade de Subníveis na Camada K (n = 1) s ( l = 0); 1 L (n = 2) s ( l = 0); p ( l = 1) 2 M (n = 3) s ( l = 0); p ( l = 1); d ( l = 2); 3 N (n = 4) s ( l = 0); p ( l = 1); d ( l = 2); f ( l = 3) 4 O (n = 5) s ( l = 0); p ( l = 1); d ( l = 2); f ( l = 3) 4 P (n = 6) s ( l = 0); p ( l = 1); d ( l = 2); 3 Q (n = 7) s ( l = 0); 1 l = 0 indica o subnível s l = 1 indica o subnível p l = 2 indica o subnível d l = 3 indica o subnível f

11 Química Geral 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f

12 Química Geral Cada subnível pode representar um ou mais orbitais, sendo que, O NÚMERO MÁXIMO DE ORBITAIS É CALCULADO PELA EXPRESSÃO: 2 l + 1 l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p l = 2 (2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d l = 3 (2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f s p d f

13 Química Geral O NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA EXPRESSÃO: 2.(2 l + 1) l = 0 2. (2.0 +1) = 2 ELÉTRONS l = 1 2. (2.1 +1) = 6 ELÉTRONS l = 2 2. (2.2 +1) = 10 ELÉTRONS l = 3 2. (2.3 +1) = 14 ELÉTRONS s p d f O NÚMERO MÁXIMO DE ELÁTRONS NAS CAMADAS 32

14 Química Geral 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f 2 elétrons 8 elétrons 18 elétrons 32 elétrons 18 elétrons 2 elétrons

15 Química Geral Exercícios 5. Determine em que camada se localiza o elétron que apresenta: a) n = 2; b) n = 4; c) n = 6; d) n = 7; 6. Indique a camada e o subnível em que se localiza o elétron que apresenta os seguintes números quânticos: a) n = 2; l = 1; b) n = 4; l = 0; c) n = 6; l = 3; d) n = 3; l = 2;

16 Química Geral 7. Quantos elétrons podem apresentar nas camadas abaixo: a) n = 2; b) n = 4; c) n = 6; d) n = 7;

17 Química Geral 3. Números Quânticos Magnético (m l ): Caracteriza o orbital em que existe a probabilidade de se encontrar o elétrons. O número quântico magnético assume valores positivos e negativos. l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p l = 2 (2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d l = 3 (2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f s m l = 0 d m l = -2, -1, 0, 1, 2 f m l = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 p m l = -1, 0, 1

18 Química Geral 4. Números Quânticos Spin (m s ): De acordo com a mecânica quântica um elétron tem dois estados de spin representados pelas setas sendo que estas setas só podem assumir dois valores +1/2 e -1/2.

19 Química Geral Exercícios 8. Os três números quânticos de um elétron em um determinado estado são: n = 4; l = 2; m l = -1. Em que tipo de orbital este elétrons está localizado? 9. Localizar o elétron representado pelos números quânticos n = 5; l = 2; m l = 1 e m s = 1/2.

20 10. Indicar os números quânticos do elétron situado na camada L, subnível p e orbital central. Química Geral

21 Sequência de Energia dos Subnívies. Linus Pauling (1901 a 1994): Químico norte americano desenvolveu a metodologia prática que fornece a ordem crescente de energia dos subníveis. Tem maior energia o elétron que apresenta a maior soma dos números quânticos principal e secundário ( n + l ). Exemplo1: Entre os subníveis 5d e 6s qual o de maior energia? 5d - n = 5; l = 2. n + l = 7. 6s - n = 6; l = 0. n + l = 6. 5d é o de maior energia. Exemplo2: Entre os subníveis 4p e 5s qual o de maior energia? 4p - n = 4; l = 1. n + l = 5. 5s - n = 5; l = 0. n + l = 5. 5s é o de maior energia, pois apresenta maior número quântico principal.

22 Química Geral 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 3d 4d 5d 6d 4f 2 elétrons 8 elétrons 18 elétrons 32 elétrons 18 elétrons 2 elétrons 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 10, 4p 6, 5s 2, 4d 10, 5p 6, 6s 2, 4f 14, 5d 10, 6p 6, 7s 2...

23 Química Geral Regra de Hund: Princípio da Máxima Multiplicidade. A distribuição dos elétrons é feita em duas etapas: 1. Coloca-se inicialmente um elétron em cada orbital, este deve apresentar spins paralelos; 2. Após cada orbital, do mesmo subnível, apresentar um elétron inicia-se o emparelhamento dos demais. 1 Elétron 2 Elétrons 3 Elétrons 5 Elétrons

24 Química Geral 11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos abaixo. Identificar o última camada, e o subnível mais energético. a) Na (Z=11); b) Mn (Z=25); c) Co (Z=27).

25 Química Geral IMPORTANTE: OS ELÉTRONS MAIS EXTERNOS SÃO USADOS NA FORMAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS. A TEORIA QUE DEFINE ESTAS LIGAÇÕES É CONHECIDA COMO TEORIA DA LIGAÇÃO PELA VALÊNCIA. 11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos dos gases nobres, dos metais alcalinos, alcalinos terrosos e halogênios.

26 Química Geral GEOMETRIA DOS ORBITAIS É a região do espaço onde existe a máxima probabilidade de se encontrar um elétron. Ψ v = [2/L] 1/2. sen [n πk/L] Ψ v = Função de Onda; L = Comprimento; n = número quântico; Schrödinger 1927

27 + n = 1 n = 2 n = 3 1s 2s 3s Química Geral ORBITAL ATÔMICO S

28 Probabilidade de se encontrar o elétron = 2 Química Geral Nós 2 =0

29 Química Geral

30 + n = 1 n = 2 n = 3 O orbital p existe a partir da secunda camada (n = 2, 3,...) 3p x 3p y 3p z 2p x 2p y 2p z Química Geral ORBITAL ATÔMICO P

31 Química Geral

32 + n = 1 n = 2 n = 3 3d z 2 3d xz 3d yz 3d xy 3d x2-y2 Química Geral ORBITAL ATÔMICO D O orbital p existe a partir da terceira camada (n = 3, 4, 5...)

33 Química Geral

34 Do not appear until the 4th shell and higher Química Geral ORBITAL ATÔMICO F


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