QUÍMICA – Números Quânticos

EVOLUÇÃO CRONOLÓGICA Dalton 1803 Thomson 1903 Rutherford 1911 Eletromagnetismo Rutherford 1911 De Broglie 1924 Difração de elétron do Hidrogênio Radioatividade Mecânica Quântica Niels Bohr 1913 EVOLUÇÃO CRONOLÓGICA

Estrutura Atômica Atual Bohr complementou o modelo atômico de Rutheford implementando a idéia de que os elétrons movimentam-se em órbitas circulares, quantizadas, chamadas, posteriormente, de níveis ou camadas eletrônicas. Números Quânticos: Indicam a energia e a posição mais provável de um elétron na eletrosfera. Número quântico Principal. Número Quântico Secundário ou Azimutal. Número Quântico Magnético. Número Quântico Spin.

Número Quântico Principal (n) Indica o nível de energia, está associado a idéia inicial de camada eletrônica, identificado pela letra n. ) ) ) ) ) ) ) K L M N O P Q n = 1 2 3 4 5 6 7

Número Quântico Principal (n) O número máximo de elétrons por camada é dado por: n° e- = 2n2 . Camada K L M N O P Q n 1 2 3 4 5 6 7 n° max. e- 8 18 32 Obs. A expressão n° e- = 2n2 , na prática só é válida até a quarta camada.

Número Quântico Secundário (l) Indica o subnível de energia, identificado pela letra l. Matematicamente, l = n –1, são conhecidos, na prática, apenas quatro (vide tabela). Subnível s p d f l 1 2 3 n° max. e- 6 10 14 Obs. O Número máximo de elétrons por subnível é dado por: n° e- = 2(2 l +1)

Número Quântico Magnético (m) Indica a orientação espacial, região mais provável de se encontrar um elétron (orbital), identificado pela letra m. Os valores de m vão de – l a+ l, incluindo o zero. s = 1 orbital -1 +1 p = 3 orbitais -2 -1 +1 +2 d = 5 orbitais -3 -2 -1 +1 +2 +3 f = 7 orbitais

Número Quântico Spin (s) Indica o sentido de rotação do elétron, horário ou anti-horário, identificado pela letra s ou ms. Convenciona-se que, para o sentido horário s = - ½ e sentido anti-horário = + ½ . Horário Anti-horário

Número Quântico Spin (s)

Distribuição Eletrônica Linus Pauling Regras e princípios gerais para distribuição dos elétrons no átomo: A energia total do elétron é dada por: E = n + l. O elétron, como qualquer sistema da natureza, tende a ocupar as posições de menor energia. Princípios de Exclusão de Pauling – nenhum átomo pode conter elétrons com números quânticos iguais. Regra de Hund – os orbitais são preenchidos parcialmente com elétrons do mesmo spin depois completados com elétrons de spins contrários.

Diagrama de Linus Pauling Níveis K 1 L 2 M 3 N 4 O 5 P 6 Q 7 e- 2 8 18 32 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p 2 6 10 14 Max. de e-

Magnetismo O magnetismo fornece informações importantes sobre a ligação. Existem três tipos de comportamento magnético (mostrados aqui em ordem): Diamagnético (nenhum átomo ou íon com momentos magnéticos). Paramagnético (momentos magnéticos não alinhados fora de um campo magnético). Ferromagnético (centros magnéticos acoplados alinhados em um sentido comum).

Magnetismo O spin do elétron gera um campo magnético com um momento magnético. Quando dois spins são contrários os campos magnéticos se cancelam (diamagnético). As substâncias diamagnéticas são fracamente repelidas por campos magnéticos externos. Quando os spins estão desemparelhados, os campos magnéticos não se cancelam (paramagnético).

Magnetismo Quando materiais paramagnéticos são colocados em um campo magnético, os elétrons ficam alinhados. Ferromagnetismo é um caso especial de paramagnetismo onde os momentos magnéticos estão permanentemente alinhados (por exemplo, Fe, Co e Ni). Os óxidos ferromagnéticos são usados em gravação magnética de fita (por exemplo, CrO2 e Fe3O4).