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UNED Macaé COORDENAÇÃO DE ENSINO SUPERIOR E PESQUISA CURSO: TECNOLOGIA EM SERVIÇOS DE POÇOS DE PETRÓLEO QUÍMICA GERAL Aula 02 – Estrutura da Matéria e.

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1 UNED Macaé COORDENAÇÃO DE ENSINO SUPERIOR E PESQUISA CURSO: TECNOLOGIA EM SERVIÇOS DE POÇOS DE PETRÓLEO QUÍMICA GERAL Aula 02 – Estrutura da Matéria e Atomística Bibliografia: Química Geral – Vol. 1; Caps 5 e 6 RUSSEL, Jonh B. Prof a. Maria Inês P. Ferreira, D.Sc.

2 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Bases Empíricas Espectros Atômicos x Luz Visível Fórmula de Rydberg (para o espectro na faixa da luz visível), onde: R H = constante de Rydberg ( ,6 cm -1 )

3 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Bases Conceituais Movimento dos el é trons em ó rbitas ao redor do n ú cleo atômico (modelo de Rutherford) Movimento em espiral em dire ç ão ao n ú cleo COLAPSO ATÔMICO ÁTOMO IMPOSSÍVEL Isso contradizia tudo que se conhecia de eletricidade e magnetismo!!!!

4 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Premissas Primeira Lei : os el é trons podem girar em ó rbita somente a determinadas distâncias permitidas do n ú cleo.

5 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Premissas Segunda Lei : um á tomo irradia energia quando um el é tron salta de uma ó rbita de maior energia para uma de menor energia.

6 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Princípio de Incerteza de Heisenberg (1927) Física Clássica: qualquer grandeza de movimento de uma partícula pode ser medida e descrita de modo exato pode-se medir simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula sem perturbar o seu movimento. X Física Quântica: o ato de medir interfere na partícula e modifica o seu movimento. No caso de sistemas microscópicos, que envolvem pequenas distâncias e pequenas quantidades de movimento, é impossível determinar simultaneamente, e com precisão arbitrária, a posição e a quantidade de movimento de cada partícula que constitui tais sistemas!!!

7 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Caráter Dual dos Elétrons Dualidade Luz Fenômenos comunsNa difração Emissão/absorção como partícula (h ) Probabilidade de encontrar fótons Transmissão como onda Resultante das interferências O elétron também sofre difração Em movimento = comportamento ondulatório Em absorção/emissão = partícula Conhecimento estatístico

8 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Princípio de Incerteza de Heisenberg – Conseqüências: O conceito de órbita não pode ser mantido numa descrição quântica do átomo; Se pode calcular apenas a probabilidade de encontrar um ou outro elétron numa dada região do espaço nas vizinhanças de um núcleo atômico Tais distribuições de probabilidade constituem o que se chama de ORBITAIS ATÔMICOS!!

9 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística OBS: Orbitais Atômicos e Equação de Schroedinger Considerando a energia total e o comportamento ondulatório da matéria, podemos reescrever a seguinte equação de onda para as 3 dimensões do espaço:

10 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Orbitais Atômicos

11 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Conseqüências do Aplicando o Modelo Quântico - os números quânticos: As soluções da equação de Schroedinger levam a funções de onda que se caracterizam pelos números quânticos: Número quântico principal (n): número total de nós; relacionado à distância média elétron-núcleo e aos níveis de energia de Bohr; Número quântico azimutal ou secundário ( ): dá o número de nós angulares (relacionado à forma dos orbitais, ou seja ao tipo de trajetória dos elétrons); n - = número de nós radiais Número quântico magnético de orbital (m ): a interpretação do quadrado da função de onda ( 2 ) gera uma imagem física da distribuição de probabilidade de localização do elétron em certa região do espaço, o orbital (relacionado ao número dos orbitais); Número quântico magnético spin (m s ): associado ao momento magnético intrínseco do elétron.

12 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Aplicando o Modelo Quântico: o Diagrama de Pauling

13 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Aplicando o Modelo Quântico - AAS e avaliação de metais-traço em petróleo e derivados: A absorção da luz por meio de átomos oferece uma ferramenta analítica poderosa para as análises quantitativas e qualitativas. A espectroscopia de absorção atômica (AAS) baseia-se no princípio que estabelece que os átomos livres em estado estável podem absorver a luz a um certo comprimento de onda: a absorção é específica a cada elemento! Por que????

14 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Aplicando o Modelo Quântico – Princípios da AAS : Na absorção atômica, uma chama converte um aerossol de amostra em vapor atômico. A amostra vaporizada absorve a luz proveniente de uma fonte primária (lâmpada do elemento que se quer analisar). Cada elemento absorve luz num comprimento de onda específico e só dele!!! A quantidade de radiação absorvida está relacionada com a concentração do elemento de interesse na solução.

15 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Aplicando o Modelo Quântico - AAS e avaliação de metais-traço petróleo: OBS: Os compostos de mercúrio causam efeitos negativos ao meio ambiente, equipamentos e catalisadores, e aumentam o risco à saúde dos trabalhadores! Concentração de Hg total em Óleo Cru Fonte: Shah et al., 1970

16 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Vamos exercitar??? Faça a distribuição eletrônica dos seguintes elementos/cátions/ânions: a) 35 Br b) 26 Fe c) 18 Ar d) 20 Ca 2+ e) 16 S 2-

17 UNED Macaé QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Resposta do exercício: Distribuição eletrônica dos elementos/cátions/ânions: a) 35 Br – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 b) 26 Fe – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 c) 18 Ar – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 d) 20 Ca 2+ – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 e) 16 S 2- – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6


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