PRINCÍPIO DA DUALIDADE Embora a física clássica explique com clareza o movimento dos corpos em nossa volta, ela não o faz para partículas tão pequenas.

Apresentação em tema: "PRINCÍPIO DA DUALIDADE Embora a física clássica explique com clareza o movimento dos corpos em nossa volta, ela não o faz para partículas tão pequenas."— Transcrição da apresentação:

1

2 PRINCÍPIO DA DUALIDADE Embora a física clássica explique com clareza o movimento dos corpos em nossa volta, ela não o faz para partículas tão pequenas como os elétrons. Propriedade de matéria Propriedade de onda

3 PRINCÍPIO DA DUALIDADE Segundo Louis de Broglie, sob condições apropriadas, partículas podem se comportar como ondas. ou A hipótese de Louis de Broglie era que o comportamento dual da radiação também se aplicava à matéria.

4 1. Cálculo do comprimento de onda de Louis de Broglie para um elétron de massa 9,1. 10 -31 kg movendo à velocidade de 1. 10 6 m/s. 2. Cálculo do comprimento de onda de Louis de Broglie para um corpo de massa 5. 10 -3 kg movendo à velocidade de 1 m/s.

5 MODELO ATÔMICO DE LOUIS DE BROGLIE M K L

6 Quantização do momento angular de Bohr

7 1929 – PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA Prêmio Nobel de Física “Pela descoberta da natureza ondulatória do elétron”. Louis Victor Pierre Raymond

8 Clinton Joseph Davisson e Lester Halbert Germer

9 PRINCÍPIO DA INCERTEZA Em 1926, o físico alemão Werner Heisenberg concluiu que a natureza dual da matéria implica em um limitação fundamental na determinação simultânea e precisa da posição de quantidade de movimento de qualquer objeto. Durante seus estudos de pós-doutorado, em 1927 Heisenberg enuncia o Princípio da Incerteza: “É IMPOSSÍVEL MEDIR SIMULTANEAMENTE E COM PRECISÃO A POSIÇÃO (X) E A QUANTIDADE DE MOVIMENTO (p) DE UM ELÉTRON” Durante seus estudos de pós-doutorado, em 1927 Heisenberg enuncia o Princípio da Incerteza: “É IMPOSSÍVEL MEDIR SIMULTANEAMENTE E COM PRECISÃO A POSIÇÃO (X) E A QUANTIDADE DE MOVIMENTO (p) DE UM ELÉTRON”

10 PRINCÍPIO DA INCERTEZA e-e- FendasTela e-e- Fendas Tela Elétron se comportando como onda Elétron se comportando como partícula fóton

11 PRINCÍPIO DA INCERTEZA e-e- FendasTela Para que haja interferência: Para saber em qual fenda o elétron passou: ~ Logo: Se:

12 PRINCÍPIO DA INCERTEZA A incerteza na posição de um elétron em um átomo (Δx) multiplicada pela incerteza no momento (Δp) nunca deve ser menor que h/4 π. Onde Δx representa a incerteza da posição e Δp a incerteza do momento. Logo, quanto maior a incerteza na posição (Δx), menor a incerteza no momento (Δp). Quanto menor a incerteza na posição (Δx), maior a incerteza no momento (Δp).

13 PRINCÍPIO DA INCERTEZA Estime a incerteza na velocidade de um elétron confinado em um átomo de diâmetro 200 pm, sabendo que sua massa é de 9,1. 10 -31 kg. A incerteza da velocidade do elétron é muito grande, cerca de ±150 km/s.

14 MODELO ATUAL Os cientistas do século XX tiveram que refazer sua descrição da matéria para levar em conta a dualidade partícula-onda. Um dos primeiros a formular um teoria bem sucedida foi o físico austríaco Erwin Schrödinger, em 1927 A abordagem de Schrödinger foi substituir a trajetória precisa da partícula por uma função de onda ( ψ ), uma função matemática com valores que variam com a posição. ψ (x) = sen x Equação de Schrödinger

15 MODELO ATUAL O físico alemão Max Born propôs uma interpretação física para a função de onda. Na interpretação de Born, a probabilidade de encontrar uma partícula em uma região é proporcional ao valor de ψ 2. A partir desta interpretação surgiu o conceito de orbital. Orbital é a região de máxima probabilidade de se encontrar um elétron.

16

17 NÚMEROS QUÂNTICOS Coordenadas Polares

18 NÚMEROS QUÂNTICOS Resolvendo f(r) aparece naturalmente o Número quântico principal (n) 1. NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL (n) Número inteiro e positivo que está relacionado ao nível energético do elétron e pode assumir os valores: n = 1, n = 2, n = 3, n = 4, n = 5,...

19 NÚMEROS QUÂNTICOS Resolvendo g(θ) aparece naturalmente o número quântico orbital (ℓ) 2. NÚMERO QUÂNTICO SECUNDÁRIO, ORBITAL OU AZIMUTAL (ℓ) Número que indica a forma do orbital em que se encontra o elétron. Seu valor está associado ao valor de n e pode variar de 0 a n – 1. Valores possíveis: ℓ = 0, 1, 2, 3,...n – 1

20 NÚMEROS QUÂNTICOS Resolvendo g(φ) aparece naturalmente o número quântico magnético (m ℓ ) 3. NÚMERO QUÂNTICO MAGNÉTICO (m ℓ ) Número que está associado ao número de orientações espaciais permitidas para um orbital de determinado subnível. Valores possíveis: – ℓ... + ℓ; Número de Orbitais = 2ℓ + 1 Número que está associado ao número de orientações espaciais permitidas para um orbital de determinado subnível. Valores possíveis: – ℓ... + ℓ; Número de Orbitais = 2ℓ + 1 Para o subnível s: ℓ = 0 ; Nº Orbitais = 2.(0) + 1 ; Nº Orbitais = 1 0 Diagrama de caixa

21 NÚMEROS QUÂNTICOS Resolvendo g(φ) aparece naturalmente o número quântico magnético (m ℓ ) 3. NÚMERO QUÂNTICO MAGNÉTICO (m ℓ ) Número que está associado ao número de orientações espaciais permitidas para um orbital de determinado subnível. Valores possíveis: – ℓ... + ℓ; Número de Orbitais = 2ℓ + 1 Número que está associado ao número de orientações espaciais permitidas para um orbital de determinado subnível. Valores possíveis: – ℓ... + ℓ; Número de Orbitais = 2ℓ + 1 Para o subnível p: ℓ = 1 ; Nº Orbitais = 2.(1) + 1 ; Nº Orbitais = 3 Diagrama de caixa 0+1

22 NÚMEROS QUÂNTICOS 3. NÚMERO QUÂNTICO MAGNÉTICO (m ℓ ) Para o subnível d: ℓ = 2 ; Nº Orbitais = 2.(2) + 1 ; Nº Orbitais = 5 Diagrama de caixa 0+1+2 -2

23 NÚMEROS QUÂNTICOS 3. NÚMERO QUÂNTICO MAGNÉTICO (m ℓ ) Para o subnível f: ℓ = 3 ; Nº Orbitais = 2.(3) + 1 ; Nº Orbitais = 7 0+1+2 -2 Diagrama de caixa +3 -3

24 NÚMEROS QUÂNTICOS 4. NÚMERO QUÂNTICO SPIN (m S ) Esse número quântico não deriva da equação de Schrödinger. Surgiu da observação de espectros de emissão de átomos multieltrônicos. Representa o momento angular intrínseco ao elétron. Valores possíveis: -1/2 ou +1/2 Esse número quântico não deriva da equação de Schrödinger. Surgiu da observação de espectros de emissão de átomos multieltrônicos. Representa o momento angular intrínseco ao elétron. Valores possíveis: -1/2 ou +1/2 Dentro de um orbital pode existir no máximo dos elétrons com spin contrários

25 Experiência de Otto Stern e Walter Gerlach A confirmação experimental do spin do elétron foi obtida por Stern e Gerlach. Eles fizeram uso do fato de que uma carga elétrica em movimento gera um campo magnético. Se o elétron não apresentasse momento angular intrínseco, apenas uma propriedade magnética seria observada e apenas uma linha iria aparecer. Resultado: Duas linhas confirmando dois momentos angulares de spin

26 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA Princípio da Exclusão de Pauli O entendimento do princípio que governa a distribuição eletrônica nos átomo surgiu em 1925 com o físico austríaco Wolfgang Pauli, que enunciou o seguinte princípio: EM UM ÁTOMO NÃO PODE EXISTIR DOIS OU MAIS ELÉTRONS DESCRITOS PELO MESMO CONJUNTO DOS QUATRO NÚMERO QUÂNTICOS