Estrutura atômica

Márcio Souza

Estrutura do Átomo

Com base na teoria atômica de Dalton,definiu-se o átomo como a unidade básica deum elemento que pode participar de umacombinação química.

No início na década de 1850 e seestenderam até o século XX demonstraram queos átomos possuíam uma estrutura interna:partículas subatômicas: os elétrons, os prótonse os nêutrons.

Alfa, beta e gama.

A radiação alfa (a) consiste em partículas com carga positiva, chamadas de partículas a.

A radiação bela (B), ou partículas B, são elétrons e são desviados pela placa com carga negativa.

Os raios gama (y) é emissão radioativa consiste em raios de elevada energia denominados raios gama (y).

O átomo

Identificação dos átomos Número atômico (Z) é o número de prótons

existentes no núcleo de um átomo.

Número de massa (A) é a soma de prótons (Z) e de nêutrons (N) existentes num átomo.

A = Z + NLogo, um elemento químico

Ex. O 17

35 Cl, tem quantos elétrons, prótons e nêutons????

exécicos

1. Quais são os números de prótons (Z), massa (A) nêutrons (N) e de elétrons de um átomo de potássio (

19K39 ) em seu estado normal, ou seja

fundamental.???????????

2. O número de nêutrons de um átomo para o qual Z= 20 e A = 40 e o respectivo elemento químico. ???

3. Em um átomo com 22 elétrons e 26 nêutrons, seu número atômico e número de massa são respectivamente. ????

Ìons

È um átomo ou grupo de átomos que tem uma carga positiva ou negativa. A perda de um ou mais elétrons origina um cátion, ou seja, um íon com carga positiva.

No entanto, um ânion é um íon com carga negativa em virtude de um aumento do número de elétrons.

Exércicos

1.Quais são os números de Z, A, N e E de um íon cátion de (K+),

Quais são os números de Z, A, N e E de um ânion de S-2.

Tabela Periódica

Isotópos são átomos com mesmo número de prótons(Z) e diferentes números de massa(A).

Logo são mesmo elementos químicos.1

1H , 2

1H ,

13 H Z=1

Isóbaros são átomos de diferentes prótons (elementos diferentes), mas que possuem o mesmo número de massa (A)40

19K 40

20Ca A = 40

Isótonos são átomos de diferentes números de prótons (elementos diferentes), deferentes números de massa, porém com mesmo número de nêutrons(N). 37

17Cl 40

20Ca N=20

Exércicios

1. São dadas as seguintes informações relativas aos átomos X, Y e Z:

a. X é isóbaro de Y e isótono de Z.b. Y tem número atômico 56 numero de massa 137 e é

isótopo de Zc. o número de massa de Z é 138.d. O número atômico de X é.????2.Considere os seguintes dados referentes aos átomos A,B e C. os valores de X,Y e Z serão respectivamente:

Isóbaros Isótopos

Z20

A ↔ 4423

B ↔ yx

C

Isótonos

Mecânica quântica e orbitais atômicos

Schrödinger propôs uma equação que contém os termos onda e partícula.

A resolução da equação leva às funções de onda.

A função de onda fornece o contorno do orbital eletrônico.

O quadrado da função de onda fornece a probabilidade de se encontrar o elétron, isto é, dá a densidade eletrônica para o átomo.

Mecânica quântica e orbitais atômicos• Orbitais e números quânticosSe resolvermos a equação de Schrödinger, teremos as funções de onda e as energias para as funções de onda. Chamamos as funções de onda de orbitais.A equação de Schrödinger necessita de três números quânticos:1. Número quântico principal, n. Este é o mesmo n de Bohr.Tem valores n=1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. ou as sete camadas: K, L, M,N,O,P e Q.Representa fisicamente o nível (camada) principal em que oelétron se encontra.

2. O número quântico secundário ou azimutal, representado pela letra l.

Podem assumir os valores: l = 0, 1, 2, 3, (n-1)

Normalmente utilizamos letras para l (s, p, d, f )

Representam fisicamente o sub-nível do elétron e sua forma geométrica no espaço.

O número quântico magnético, m.

Tem os valores: m = -l , 0 , +l

Representa fisicamente a orientaçãoespacial do orbital do elétron, a quantidade devalores possíveis para l determina o número deorbitais existentes em um sub-nível l.

Orbitais e suas energias

Orbital é a região deespaço onde é máximo aprobabilidade deencontrar umdeterminado elétron.

Orbitais e números quânticos.

O número Spin, representado pela letra s.

O spin eletrônico é quantizado, definimos s =

número quântico de rotação = - ½ e + ½.

↑ representa, por convenção, um elétron com spinnegativo -1/2.

↓ representa, por convenção, um elétron com spinpositivo +1/2.

O princípio da exclusão de Pauli: dois elétrons de um mesmo átomo não podem ter a mesma série de 4 números quânticos. Portanto, dois elétrons no mesmo orbital devem ter spins opostos.

Portanto, cada orbital de um mesmo átomo, definido portrês números quânticos iguais, poderá ter no máximodois elétrons.

Regra de Hund

As configurações eletrônicas nos dizem em quais orbitais os elétrons de um elemento estão localizados.

Três regras:

Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de n.

Dois elétrons com o mesmo spin não podem ocupar o mesmo orbital (Pauli).

Para os orbitais, os elétrons preenchem cada orbital isoladamente antes de qualquer orbital receber um segundo elétron (regra de Hund).

Representações orbitiais

Orbitais s

Todos os orbitais s são esféricos.

À medida que n aumenta, os orbitais s ficam maiores. À medida que n aumenta, aumenta o número de nós.

Um nó é uma região no espaço onde a probabilidade de se encontrar um elétron é zero.

Em um nó, Ψ2 = 0.Para um orbital s, o número de nós é n-1.

Orbitais p

Existem três orbitais p, px, py, e pz.

Os três orbitais p localizam-se ao longo doseixos x-, y- e z- de um sistema cartesiano.

As letras correspondem aos valorespermitidos de m, -1, 0, e +1.

Os orbitais têm a forma de halteres.

À medida que n aumenta, os orbitais p ficammaiores. Todos os orbitais p têm um nó nonúcleo

Orbitais p

Orbitais d e f

Existem cinco orbitais d e sete orbitais f.

Três dos orbitais d encontram-se em umplano bissecante aos eixos x-, y- e z.

Dois dos orbitais d se encontram em um planoalinhado ao longo dos eixos x-, y- e z.

Quatro dos orbitais d têm quatro lóbulos cada.

Um orbital d tem dois lóbulos e um anel.

Diagrama de Pauling

Atividades

1. Faça a distribuição eletrônica do manganês

25Mn 55.

2. Faça a distribuição eletrônica do potássio

19K 39 em camadas.

3. Faça a distribuição eletrônica do26

K 56 emcamadas.

Distribuição eletrônica nos íons

A distribuição eletrônica os íons ésemelhante à dos átomos neutros. No entanto, éimportante salientar que os elétrons que iráganhar ou perder serão da ultima camadaeletrônica, e não do subnível mais energético.

Exemplos

1. A distribuição eletrônica de íon positivo

( cátion )30

Zn+2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

K = 2 L = 8 M = 18 N = 2

K = 2 L = 8 M = 18

Última camada

Subnível mais energético

2. Faça a distribuição de elétrons no íonnegativo ( ânion )

15P-3

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Atividade

1. Um átomo cuja configuração eletrônica é 1s2

2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 tem como númeroeletrônico:

a) 10 b) 20- c) 18

d) 2 e) 8

Atividade

2. O átomo de um elemento químico tem 14elétrons no 3º nível energético (n=3). O númeroatômico desse elemento é:

a) 14 b) 16 c) 24

d) 26 e) 36

Atividade

3. Assinale a opção que contraria a regra deHund:

a)

b)

c)

d)

e)