O átomo de hidrogênio : níveis de energia

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1 O átomo de hidrogênio : níveis de energia
Níveis de energia dos orbitais para o átomo de hidrogênio. Cada quadrícula representa um orbital. Observe que todos os orbitais com o mesmo valor do número quântico principal são degenerados. Isso se aplica apenas para sistemas monoeletrônicos.

2 O átomo de hidrogênio : níveis de energia
Quando o elétron está em um orbital de energia mais baixa ( o orbital 1s ) , diz-se que o átomo de hidrogênio está no seu estado fundamental. Quando o elétron está em qualquer outro orbital, o átomo está em estado ativado ou excitado.

3 O átomo de hidrogênio : níveis de energia
Observe que esse diagrama de Aufbau é para um sistema de um único elétron. À medida que n aumenta, o espaçamento entre os níveis de energia torna-se menor.

4 Átomos Polieletrônicos
Princípios de Aufbau ou Princípios da Construção Princípio da Menor Energia: Cada elétron tende a ocupar o orbital disponível de menor energia. Orbital de valor n + l mais baixo. Orbital de menor valor de “n” , quando dois orbitais de mesmo valor n+ l são disponíveis.

5 Átomos Polieletrônicos
Princípios de Aufbau Regra de Hund : para orbitais degenerados, a menor energia será obtida quando o número de elétrons com o mesmo spin for maximizado.

6 Átomos Polieletrônicos
Princípios de Aufbau Princípio da Exclusão de Pauli : dois elétrons em um átomo não podem ter o conjunto de quatro números quânticos n , l . ml , ms iguais.

7 Átomos polieletrônicos
Orbitais e suas energias Orbitais de mesma energia são ditos degenerados. Para n  2, os orbitais s e p não são mais degenerados, diz-se que ocorreu um levantamento da degenerescência, porque os elétrons interagem entre si. Portanto, o diagrama de Aufbau apresenta-se ligeiramente diferente para sistemas com muitos elétrons.

8 Átomos polieletrônicos
Orbitais e suas energias Disposição dos níveis de energia do orbital em átomos polieletrônicos até os orbitais 4p. Note que os orbitais em diferentes subníveis diferem em energia. Cada quadrícula representa um orbital. Observe que o diagrama é diferente do diagrama de orbitais para o átomo de hidrogênio

9 Átomos polieletrônicos configuração eletrônica no estado fundamental
Regra mnemônica para o preenchimento dos orbitais por elétrons.

10 Orbitais e números quânticos
Ex.: 1s2 ___ n = 1; l = 0(subcamada s); ml = 0; ms = +½ n = 1; l = 0(subcamada s); ml = 0; ms = -½

11 Orbitais e números quânticos
2p1 ___ ___ ___ n = 2; l = 1(subcamada p); ml = -1; ms = +½ 2p2 ___ ___ ___ n = 2; l = 1(subcamada p); ml = 0; ms = +½ 2p3 ___ ___ ___ n = 2; l = 1(subcamada p); ml = +1; ms = +½

12 Átomos polieletrônicos configurações eletrônicas no estado fundamental
ms= + ½ ms= - ½ He (Z = 2): ____ 1s Li (Z = 3): ____ ____ 1s s Be (Z = 4): ____ ____ 1s s

13 Átomos polieletrônicos configurações eletrônicas no estado fundamental
NOTAÇÃO ESPECTROSCÓPICA: He (Z = 2): 1s2 Li (Z=3): 1s2 2s1 Be (Z = 4): 1s2 2s2

14 Átomos Polieletrônicos Configurações eletrônicas no estado fundamental
B (Z = 5): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p C (Z = 6): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p ?? ou ?? C (Z = 6): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p incorreto

15 Átomos Polieletrônicos – Configurações Eletrônicas no Estado Fundamental
Convém salientar que a colocação de elétrons de mesmo spin em orbitais equivalentes permite efetuar a troca de posição entre os mesmos. Essa troca pode ser vista como uma forma de ampliar o espaço translacional do elétron que passa a ter maior liberdade. Sob o ponto de vista energético, isso leva a uma maior estabilização do sistema.

16 Átomos Polieletrônicos – Configurações Eletrônicas no Estado Fundamental
A contagem dos spins eletrônicos (S) é expressa pela somatória dos spins individuais. S = Σms S = Σms (ms = +½ ou –½) Pode-se definir a multiplicidade de spin, como o número de possibilidades de spin resultantes, dadas por 2S + 1

17 Regra de Hund: Os elétrons numa mesma subcamada tendem a
Átomos polieletrônicos configurações eletrônicas no estado fundamental Regra de Hund: Os elétrons numa mesma subcamada tendem a permanecer desemparelhados (em orbitais separados), com spins paralelos. C (Z = 6): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p Multiplicidade = 2S+1  S = Σms (ms = +½ ou –½) S = 0 ½ 1 1½ 2 Multiplicidade =

18 Atomos polieletrônicos configurações eletrônicas no estado fundamental
Multiplicidade = 2S+1  S = Σms (ms = +½ ou –½) S = 0 ½ 1 1½ 2 Multiplicidade = C (Z = 6): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p S = 1  Multiplicidade = 3 C (Z = 6): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p S = 0  Multiplicidade = 1

19 Átomos Polieletrônicos – Configurações Eletrônicas no Estado Fundamental
Em síntese pode-se definir a multiplicidade de spin, como o número de possiblidades de spin resultantes, dada por 2S + 1. De fato, a regra de Hund informa que há maior estabilidade para a configuração eletrônica com maior multiplicidade de spin, ou maior S.

20 Configurações eletrônicas no estado fundamental
B (Z = 5): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p C (Z = 6): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p N (Z = 7): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p O (Z = 8): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p F (Z = 9): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p Ne (Z = 10): ____ ____ ___ ___ ___ 1s s 2p

21 Configurações eletrônicas no estado fundamental
NOTAÇÃO ESPECTROSCÓPICA: B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1 C (Z = 6): 1s2 2s2 2p2 N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3 O (Z = 8): 1s2 2s2 2p4 F (Z = 9): 1s2 2s2 2p5 Ne (Z = 10): 1s2 2s2 2p6

22 Configurações eletrônicas no estado fundamental
Convenção do cerne de gás nobre Ne (Z = 10): 1s2 2s2 2p6 [Ne] Si (Z = 14): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 Si (Z = 14): [Ne] 3s2 3p2

23 Configurações eletrônicas no estado fundamental
Ar (Z = 18): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 [Ar] K (Z = 19): [Ar] 4s1 Ca (Z = 20): [Ar] 4s2

24 Configurações eletrônicas no estado fundamental
K (Z = 19): [Ar] 4s1 Ca (Z = 20): [Ar] 4s2 Sc (Z = 21): [Ar] 3d1 4s2 Ti (Z = 22): [Ar] 3d2 4s2 V (Z = 23): [Ar] 3d3 4s2 Cr (Z = 24): [Ar] 3d5 4s1 Mn (Z = 25): [Ar] 3d5 4s2 Fe (Z = 26): [Ar] 3d6 4s2 Co (Z = 27): [Ar] 3d7 4s2 Ni (Z = 28): [Ar] 3d8 4s2 Cu (Z = 29): [Ar] 3d10 4s1 Zn (Z = 30): [Ar] 3d10 4s2 Cr (Z = 24): [Ar] __ __ __ __ __ __ 3d s2 Cu (Z = 29): [Ar] __ __ __ __ __ __ 3d s2

25 Configurações eletrônicas no estado fundamental
K (Z = 19): [Ar] 4s1 Ca (Z = 20): [Ar] 4s2 Sc (Z = 21): [Ar] 3d1 4s2 Ti (Z = 22): [Ar] 3d2 4s2 V (Z = 23): [Ar] 3d3 4s2 Cr (Z = 24): [Ar] 3d5 4s1 Mn (Z = 25): [Ar] 3d5 4s2 Fe (Z = 26): [Ar] 3d6 4s2 Co (Z = 27): [Ar] 3d7 4s2 Ni (Z = 28): [Ar] 3d8 4s2 Cu (Z = 29): [Ar] 3d10 4s1 Zn (Z = 30): [Ar] 3d10 4s2 Cr (Z = 24): [Ar] __ __ __ __ __ __ 3d s1 Cu (Z = 29): [Ar] __ __ __ __ __ __ 3d s1

26 Configurações eletrônicas no estado fundamental
K (Z = 19): [Ar] 4s1 Ca (Z = 20): [Ar] 4s2 Sc (Z = 21): [Ar] 3d1 4s2 Ti (Z = 22): [Ar] 3d2 4s2 V (Z = 23): [Ar] 3d3 4s2 Cr (Z = 24): [Ar] 3d5 4s1 Mn (Z = 25): [Ar] 3d5 4s2 Fe (Z = 26): [Ar] 3d6 4s2 Co (Z = 27): [Ar] 3d7 4s2 Ni (Z = 28): [Ar] 3d8 4s2 Cu (Z = 29): [Ar] 3d10 4s1 Zn (Z = 30): [Ar] 3d10 4s2 Cr (Z = 24): [Ar] __ __ __ __ __ __ 3d s1 Cu (Z = 29): [Ar] __ __ __ __ __ __ 3d s1

27 Átomos Polieletrônicos : Configurações eletrônicas no estado fundamental

28 Átomos polieletrônicos configurações eletrônicas no estado fundamental

29 A tabela periódica: uma das formas de apresentação