QUÍMICA GERAL Aula 02 – Estrutura da Matéria e Atomística 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. Profa. Maria Inês P. Ferreira, D.Sc.

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: RH= constante de Rydberg (109 677,6 cm-1)                                                                             

QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Bases Conceituais Movimento dos elétrons em órbitas ao redor do núcleo atômico (modelo de Rutherford) Movimento em espiral em direção ao núcleo “COLAPSO ATÔMICO” “ÁTOMO IMPOSSÍVEL” Isso contradizia tudo que se conhecia de eletricidade e magnetismo!!!!

QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Premissas “Primeira Lei”: os elétrons podem girar em órbita somente a determinadas distâncias permitidas do núcleo.

QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Modelo Atômico de Bohr (1913) – Premissas “Segunda Lei”: um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia. http://www.rossetti.eti.br/aula-menu.asp

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!!!

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

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!!

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:

QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Orbitais Atômicos

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 (l): dá o número de nós angulares (relacionado à forma dos orbitais, ou seja ao tipo de trajetória dos elétrons); n - l = número de nós radiais Número quântico magnético de orbital (ml): a interpretação do quadrado da função de onda ( y2 ) 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 (ms): associado ao momento magnético intrínseco do elétron.

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

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????

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.

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

QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Vamos exercitar??? Faça a distribuição eletrônica dos seguintes elementos/cátions/ânions: 35Br 26Fe 18Ar 20Ca2+ 16S2-

QUÍMICA GERAL - Estrutura da Matéria e Atomística Resposta do exercício: Distribuição eletrônica dos elementos/cátions/ânions: 35Br – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 26Fe – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 18Ar – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 20Ca2+– 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 16S2-– 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6