QUÍMICA GERAL ESTRUTURA ATÔMICA Prof. Sérgio Pezzin.

Apresentação em tema: "QUÍMICA GERAL ESTRUTURA ATÔMICA Prof. Sérgio Pezzin."— Transcrição da apresentação:

1 QUÍMICA GERAL ESTRUTURA ATÔMICA Prof. Sérgio Pezzin

2 RUTHERFORD: *O átomo estaria dividido em duas regiões:
Núcleo (prótons e nêutrons) Eletrosfera (elétrons). Sistema Planetário

3 PROBLEMAS NO MODELO DE RUTHERFORD:
• Seria esperado que o modelo seguisse a mecânica clássica (Leis de Newton). • A mecânica clássica foi um grande sucesso para descrever o movimento de sistemas macroscópicos. • Entretanto, o modelo não poderia ser explicado classicamente, ou seja, a mecânica de Newton falha quando aplicada a elétrons em átomos.

4 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Comprimento de onda Velocidade: c = 3,0 x 108 m/s Frequência () 1 Hz = 1 ciclo por segundo A2 = intensidade (brilho)

5 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Alta frequência Baixa frequência

6 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

7 RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO

8 CATÁSTROFE ULTRAVIOLETA
Física Clássica: Leis de Stefan-Boltzmann e Wien (Tmax = cte) Qualquer corpo negro com T>0 deveria emitir radiação UV, além de raios-X !

9 E = h A HIPÓTESE DE PLANCK: OS QUANTA Max Planck (1900)
- A troca de energia entre a matéria e a radiação ocorre em pacotes de energia, os quanta. E = h h = 6,63 x J.s (cte de Plank) Radiação de frequência  pode ser gerada apenas se energia suficiente for disponível.

10 O EFEITO FOTOELÉTRICO Consiste na emissão de elétrons pela matéria sob a ação da luz Nenhum e- é ejetado até que a radiação tenha  acima de valor característico de cada metal. Elétrons são ejetados imediatamente, por mais baixa que seja a intensidade da radiação. A Ec dos e- ejetados varia linearmente com a frequência da radiação.

11 O EFEITO FOTOELÉTRICO Einstein (1905) - Radiação eletromagnética consiste de partículas !!! FÓTONS Quanta energia tem um fóton de luz amarela cujo comprimento de onda é de 580 nm ?

12 O EFEITO FOTOELÉTRICO Se a radiação consiste de um feixe de fótons de energia h, quando elas colidem com a superfície de um metal: A freqüência da radiação deve ter um valor mínimo para que elétrons sejam ejetados. Se o fóton tem energia suficiente, uma colisão resulta na imediata ejeção de um elétron. Se uma energia Eo é necessária para remover um e- e se o fóton tem energia h, Ec = h-Eo e varia linearmente com  da radiação incidente.

13 O EFEITO FOTOELÉTRICO Exercício: Calcular a energia cinética de um elétron arrancado da superfície de potássio (função de trabalho 2,26 eV) por luz incidente de comprimento de onda 350 nm.

14 O EFEITO FOTOELÉTRICO

15 DIFRAÇÃO d D Propriedade típica de ondas !!! Feixe de partículas
numa fenda d P0 P1 P2 D Propriedade típica de ondas !!!

16 DIFRAÇÃO CONSTRUTIVA DESTRUTIVA

17  = h / p DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA Louis de Broglie (1915)
Todas as partículas podem ser entendidas como tendo propriedades de onda !!! “Onda da partícula” ou “onda material”:  = h / p Qual o comprimento de onda de uma partícula de 1 g viajando a 1 m/s ?

18 DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA
Davisson e Germer (1925) Difração de elétrons ! Qual o comprimento de onda de um elétron movendo-se a 1/100 da velocidade da luz ?

19 O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
Heisenberg (1925) Na mecânica clássica, uma partícula tem uma trajetória definida, ou seja, a localização e o momento linear são especificados a cada instante. Na mecânica quântica, devido ao comportamento de onda-partícula não podemos especificar localização de uma partícula que tem momento linear preciso. Portanto, não podemos especificar a trajetória de partículas !

20 O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
A localização e o momento de uma partícula são complementares; ou seja, ambos não podem ser conhecidos simultaneamente com precisão.

21 O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
Estime a incerteza mínima em: a posição de uma bola de gude de massa 1,0 g sabendo-se que sua velocidade e conhecida dentro de ± 1,0 mm/s e a velocidade de um elétron confinado dentro de um diâmetro típico de um átomo (200 pm).

22 BOHR *Explicação do átomo baseado na luz emitida por alguns elementos quando aquecidos.

23 * O átomo é formado por um núcleo e níveis de energia quantizada ( onde estão os elétrons ), num total de sete.

24 AS FUNÇÕES DE ONDA Erwin Schrödinger (1927)
O comportamento de uma partícula-onda pode ser descrito por uma função de onda . Quando calculamos  podemos predizer a probabilidade de uma partícula ser encontrada em uma dada região do espaço.

25 AS FUNÇÕES DE ONDA Interpretação de Max Born
2 : densidade de probabilidade. A posição onde  passa por zero é chamada de nó da função de onda (densidade de probabilidade igual a 0)

26 PARTÍCULA NA CAIXA H = E H = hamiltoniano

27 A energia é transferida apenas em quantidades discretas.
QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA DA PARTÍCULA A energia é transferida apenas em quantidades discretas.

28 En = n2h2 / 8mL2 QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA DA PARTÍCULA
Uma partícula em uma caixa não pode ter energia zero (energia de ponto zero) A dimensão de uma caixa é fixa, portanto a posição de uma partícula não pode ser exatamente definida se a energia é fixada.

29 QUANTIZAÇÃO DA ENERGIA DA PARTÍCULA

30 MODELO DE BOHR CONDIÇÃO DE FREQUÊNCIA

31 Átomos podem absorver ou emitir apenas certas frequências de radiação.
MODELO DE BOHR Átomos podem absorver ou emitir apenas certas frequências de radiação.

32 MODELO DE BOHR Suíça Constante de Rydberg

33 IDENTIFICANDO UMA LINHA NO ESPECTRO DO HIDROGÊNIO
Calcule o comprimento de onda da radiação emitida por um átomo de hidrogênio quando um elétron faz uma transição entre os níveis n=3 e n=2. Identifique a linha espectral correspondente a essa transição.