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Estrutura part2

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Estrutura part2

  1. 1. ESTRUTURA ATÔMICA
  2. 2. Relembrando...
  3. 3. Arnold Sommerfeld • 1916 – Orbitais cíclicos e elípticos • Novos números quânticos • n = 1, 2, ... • l = 0, 1, 2, ..., n-1 • m = -l, -l + 1, ..., 0, ..., l-1, l
  4. 4. Stern-Gerlach • 1922 – Momento angular de spin
  5. 5. Princípio de Aufbau • 1925 – Princípio da Exclusão de Pauli: Dois elétrons em um átomo não podem ter o mesmo conjunto de quatro números quânticos. • Os elétrons ocupam orbitais em ordem crescente de energia. • Regra de Hund: Se mais de um orbital em uma subcamada estiver disponível, adicione elétrons com spins paralelos aos diferentes orbitais daquela subcamada até completá-la, antes de emparelhar dois elétrons em um dos orbitais.
  6. 6. Distribuição eletrônica Números Quânticos Número máximo de elétrons n l m subcamada camada 1 0 (s) 0 2 2 2 0 (s) 0 2 8 1 (p) -1, 0, +1 6 3 0 (s) 0 2 181 (p) -1, 0, +1 6 2 (d) -2, -1, 0, +1, +2 10 4 0 (s) 0 2 32 1 (p) -1, 0, +1 6 2 (d) -2, -1, 0, +1, +2 10 3 (f) -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 14
  7. 7. Mecânica Quântica • Início da década de 1920 • Fatos mal explicados: • Conflito entre o modelo ondulatório e corpuscular da luz • Conceito de Quantização
  8. 8. Dualidade onda-partícula • 1924 – L. de Broglie Todas as partículas de matéria em movimento também devem apresentar propriedades ondulatórias!
  9. 9. Dualidade onda-partícula • 1924 – L. de Broglie
  10. 10. Dualidade onda-partícula PARTÍCULA MASSA (kg) VELOCIDADE (m s-1) COMPRIMENTO DE ONDA (pm) Elétron gasoso (300 K) 9 x 10-31 1 x 105 7000 Elétron do átomo de H (n = 1) 9 x 10-31 2,2 x 106 33 Átomo de He gasoso (300 K) 7 x 10-25 1000 90 Bola de beisebol rápida 0,1 20 3 x 10-22 Bola de beisebol lenta 0,1 0,1 7 x 10-20
  11. 11. Princípio da Incerteza de Heisenberg É possível determinar o momento do elétron e sua posição simultaneamente? NÃO! Para determinarmos a posição do elétron, inevitavelmente, mudaremos seu momento por uma quantidade desconhecida.
  12. 12. Princípio da Incerteza de Heisenberg Determinando a posição de um elétron com uma precisão de 5 pm:
  13. 13. Princípio da Incerteza de Heisenberg Determinando a posição de um elétron com uma precisão de 5 pm: • A incerteza na velocidade do elétron se aproxima da velocidade da luz, semelhante ou maior que a velocidade esperada para o elétron. • A velocidade do elétron é tão incerta que não há como determinar sua trajetória! Falha do modelo de Bohr: trajetórias bem definidas podem não ter significado!
  14. 14. Estime a incerteza mínima em: a) a posição de uma bola de gude de massa 1,0 g, sabendo que sua velocidade é conhecida no intervalo ± 1,0 mms-1. b) a velocidade de um elétron confinado em um diâmetro de um átomo típico (200 pm).
  15. 15. Gato de Schrödinger
  16. 16. Mecânica Quântica •
  17. 17. Max Born •
  18. 18. Max Born •
  19. 19. Mecânica Quântica •
  20. 20. Partícula na caixa • Energia quantizada!!!
  21. 21. Partícula na caixa •
  22. 22. Partícula na caixa
  23. 23. PARTÍCULA Equação de Schrödinger
  24. 24. Equação de Schrödinger ONDA
  25. 25. Equação de Schrödinger 3D
  26. 26. Equação de Schrödinger
  27. 27. Equação de Schrödinger
  28. 28. Orbitais Atômicos • Funções de onda de elétrons em átomos • Expressões matemáticas dos orbitais atômicos – soluções da equação de Schrödinger • Coordenadas esféricas polares Função de onda radial Função de onda angular
  29. 29. Números Quânticos Número de Estados Quânticos n l m subcamada camada 1 0 (s) 0 2 2 2 0 (s) 0 2 8 1 (p) -1, 0, +1 6 3 0 (s) 0 2 181 (p) -1, 0, +1 6 2 (d) -2, -1, 0, +1, +2 10 4 0 (s) 0 2 32 1 (p) -1, 0, +1 6 2 (d) -2, -1, 0, +1, +2 10 3 (f) -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 14 n = 1, 2, 3, ... l = 0, 1, 2, 3, ..., n-1 m = 0, ±1, ±2, ±3, ..., ±l
  30. 30. Energias de Ionização • Energia necessária para remover um elétron de um átomo na fase gás
  31. 31. Energias de Ionização
  32. 32. Afinidade Eletrônica • Energia liberada quando um elétron se liga a um átomo na fase gás
  33. 33. Afinidade Eletrônica
  34. 34. Excitação Eletrônica • Elétron é “promovido” para orbitais desocupados. • Estado fundamental → Estado excitado C (1s22s22p2) → C* (1s22s22p13s1) E = E (C*) – E (C)

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