O documento apresenta os objetivos e programa de um curso de Química Geral e Tecnológica, abordando tópicos como estrutura atômica, configuração eletrônica e ligações químicas. A estrutura atômica é discutida no contexto da Química, desde a escala submicroscópica até a macroscópica. Informações sobre massa de partículas subatômicas e constantes físicas também são fornecidas.

1. SQM-405:
Química Geral e Tecnológica
Estrutura Atômica
Ednilsom Orestes
1

2. Objetivos e Programa
Fornecer fundamentos básicos científicos e
tecnológicos de Química Geral e Experimental,
visando aplicações na Engenharia.
Estrutura atômica e propriedade dos
elementos.
2

3. Estrutura atômica no contexto
da Química.
⇨ Estrutura atômica
⇨ Configuração eletrônica
⇨ Propriedades elementos
⇨ Ligações químicas
⇨ Propriedades materiais; composição molecular
submicroscópico ............ macroscópico.
10-10.................................1020
3 próton...........................universo

4. FORMULÁRIO
Massa do elétron: me = 9,1091 x 10-28 g; Massa do próton: mp = 1,6725 x 10-24 g;
Massa do neutron: mn = 1,6748 x 10-24 g; Carga do elétron: qe = -4,8030 x 10-10 u.e.s.
Velocidade da luz: c = 3,0 x 1010 cm/s;
Unidades atômicas:
qe = -1; me =1; a0 = unidade atômica de distância = 1;
a0 = 0,5292 Å; 1 Å = 10-8 cm;
1 unidade atômica de energia = 1 Hartree = 2 Rydberg = 27,205 eV = 623 kcal/mol;
1 eV = 1,602 x 10-12 erg
1 J = 1 kg.m2.s-1
En= -½ n2 (Hartree); n=1,2,… ∆E = Em – En = ½ (1/n2 – 1/m2)
∆E = hν; Ν frequência (s-1) (ν=c/λ);
h = 6,6256 x 10-27 erg.seg = 6,62608 x 10-34 J.s
∆E = hc/λ hν = ½ mv2 + hν0
Número de Avogadro: 6,02 x 1023.

7. Bibliografia
MAHAN, B., “Química: um curso universitário”.
BRECK, W. G.; BROWN, R. J. & COWAN, J. D.,
“Chemistry for Science and Engineering”.
VAN VLACK, L. H., “Princípios de Ciências dos
Materiais”.
7

8. Bibliografia Extra
ATKINS, P.; JONES, L., “Princípios de Química:
Questionando a Vida Moderna e o Meio
Ambiente”.
KOTZ, J. C.; PURCELL, K. F., “Chemistry and
Chemical Reactivity”.
8

9. http://www.powersof10.com/film
9

10. Ondas
f = freqüência
λ = comprimento
T = período
c = velocidade
1 1 f
c = λf f = = =ν Número de onda
T λ c
c λ
λ= c= f = cν
f T
10

12. Demócrito
Filosofia Indiana (2000 a.c.):
matéria=agregado pequenas
partículas.
Atomistas (400 a.c.):
– Demócrito (Átomo, do grego: a = não,
thomo = divisão.
– Aristóteles (divisão ad infinitum).
Supõe combinações.
Hipótese especulativa.
12 Aristóteles prevalece até XVII.

13. Séculos XVII e XVIII
R. Boyle: Oposição a Aristóteles - corpos primitivos
(elementares) puros constituem corpos mistos; Lei dos
Gases (Mariotte).
p1V1 = p2V2
A. Lavoisier: Lei Conservação. Reação química como
equação algébrica. Decaptado – desvio impostos.
A+B→C+D
J. Proust: Lei das Proporções definidas (bases do
atomismo). Independe do método utilizado.
13 2H + 1O → 1H2O

14. John Dalton
1808: Postula sua Matéria é formada de átomos: maciço,
Teoria Atômica indivisível e indestrutível.
Átomos iguais, propriedades iguais,
diferentes, propriedades diferentes.
Combinados, formam substâncias.
Não são criados nem destruídos.
Falhas: eletricidade e radioatividade
(Por quê?).
14

15. 15

16. Século XIX
1811: Gay-Lussac e Avogadro: Lei Volumétrica dos Gases e Química.
1833: Faraday – Leis da eletrólise: Relação carga/estrutura atômica ?.
1864: Maxwell: O “Newton” das ondas.
1869: Mendelev: Organização da Tabela Periódica – As propriedades são
periodicas com a massa atômica.
1877: Boltzman: Teoria Cinética Gases.
1885: J. Balmer: Espectro Hidrogênio ?.
1887: H. Hertz: Efeito Fotoelétrico (Não totalmente explicado) ?.
Maioria dos cientistas considerava o átomo a forma fundamental da matéria.
Mecânica Clássica / Termodinâmica / Mecânica Estatística
“Só resta trabalhar no aumento da precisão. Michelson, 1889 ”
16

17. Michel Faraday
Eletricidade das substâncias em
solução - Eletroquímica.
Material depositado é
proporcional a duração e
intensidade da corretne elétrica.
Íons estão carregados e carga é
múltiplo da carga do elétron.
1F = carga elétrica carregada por
1 mol de elétrons.
17

18. Johann Jakob Balmer
Espectro do Hidrogênio
1 ⎛ 1 1 ⎞
= RH ⎜ 2 − 2 ⎟
⎜n n ⎟ n1 > n2
λ ⎝ 2 1 ⎠
18

23. Joseph John Thomson
Millikan: Gota de Óleo determina
a carga do elétron.
23

24. Max Planck
Catástrofe do Ultravioleta.
24

26. PAUSA
Max Planck
Wien: Correto em altas
frequências.
Rayleigh: Correto em baixas
1900: Emissão/absorção de
frequências.
energia dá-se em quanta.
Contraria Mec. Clássica.
E=nhf com n = 1,2,3,...
h = 6,626x10-34 J.s
f = freqüência.
26

27. Albert Einstein
27

28. Albert Einstein
Esperado
Intensidade da radiação é proporcional com máxima Ke.
Efeito fotoelétrico ocorre para qualquer freq e compr. onda.
Deveria haver um delay entre radiação e emissão dos elétrons.
Observado
Intensidade luz não altera a Ke máxima dos elétrons.
Frequência de “corte” para fotoemissão.
Não há delay significativo entre radiação e emissão.
28

30. Ernest Rutherford
1911: Propõe existência do núcleo.
Modelo atômico nuclear.
Porque o elétron não cai no núcleo?
30

31. 6o. Rutherford
1o. Dalton:
maciço e
indivisível
2o. Thomson: Newton 5o. Balmer
e/m
Millikan:
& 1 ⎛ 1 1 ⎞
= RH ⎜ 2 − 2 ⎟
λ ⎜n n ⎟
e- Maxwell ⎝ 2 1 ⎠
4o. Einstein:
3o. Planck mv 2
= hf 0 − hf
E = nhf 2
onda/partícula
31
12

32. “Esse joven dinamarquês é
o rapaz mais inteligente
que conheci.”
E. Rutherford
Niels Bohr
• Modelo Rutherford: estéticamente elegante
on porém instável.
wt
Ne
• Explicava propriedades física e químicas.
• Órbitas explicavam classes de elementos,
repetição das propriedades na TP. Explicava tudo!
Série do
- Hidrgênio
- H, He+, Li2+, ...
Rutherford -
+ +
Planck
+
Balmer
32

33. “Esse joven dinamarquês é
o rapaz mais inteligente
que conheci.”
E. Rutherford
Niels Bohr
mv 2 Postulados do Modelo de Bohr
Fc =
r
r 1. Elétron possui órbita circular
v em torno do núcleo.
Fe = Fc
Ze 2 - 2. Momento angular quantizado.
Fe = 3. Absorve/emite energia
4πε 0 r 2 quando muda de estado.
Ze 2 r
v2 = E = T +U
4πε 0 r 2 m +
r mv 2 Ze 2 − U = 2T
Ze 2 E= +
Fc = 2 4πε 0 r ET = −T
4πε 0 r 2
U
E=
33 2

34. “Esse joven dinamarquês é
o rapaz mais inteligente
que conheci.”
E. Rutherford
Niels Bohr
h Ze2 Postulados do Modelo de Bohr
L = mvr = n mv2 =
2π 4πε 0 r 1. Elétron possui órbita circular
em torno do núcleo.
r r r 2. Momento angular quantizado.
L=r×p
3. Absorve/emite energia
quando muda de estado.
-
Fe = Fc E =U 2
+ 90o
r r n 2 h 2ε 0 Z 2e 2
r p rn = En = − 2
Zme2π 2n 4πε 0a 0
h 2ε 0 e2
a0 = 1 hartree =
34 πme2 4πε 0a 0

35. “Esse joven dinamarquês é
o rapaz mais inteligente
que conheci.”
E. Rutherford
Niels Bohr
Postulados do Modelo de Bohr
1. Elétron possui órbita circular
em torno do núcleo.
2. Momento angular quantizado.
3. Absorve/emite energia
quando muda de estado.
En 2 − En1 = hf
35

36. Contínuo
E=0
E n=6
n=5
n=4 E<0
n=3
n=2
n=1
+

38. “Esse joven dinamarquês é
o rapaz mais inteligente
que conheci.”
E. Rutherford
Niels Bohr
En 2 − En1 = hf Postulados do Modelo de Bohr
1. Elétron possui órbita circular
Substituindo En tem-se: em torno do núcleo.
2. Momento angular quantizado.
2 2
Z e ⎛ Z 2e 2 ⎞
hf = − 2 ⎜ 2n 4πε a ⎟
−⎜− 2 ⎟ 3. Absorve/emite energia
2n2 4πε 0a 0 ⎝ 1 0 0 ⎠
quando muda de estado.
Z 2e 2 ⎛ 1 1 ⎞ 1⎛1 1⎞
hf = ⎜ 2− 2⎟
8πε 0a 0 ⎜ n1 n2 ⎟
⎝ ⎠ ν = = RH ⎜ 2 − 2 ⎟
⎜n n ⎟
λ ⎝ 1 2 ⎠
Fazendo f = c/λ chegamos a
Equação proposta por Z 2e 2
RH =
38 Balmer (em a.u). hc8πε 0a 0

39. Niels Bohr
39

40. Próxima Aula
Modelo de Bohr-Sommerfeld
Princípio da Incerteza – Heisenberg
Dualidade onda-partícula – de Broglie
Princípio da Exclusão – Pauli
Interpretação da Função de Onda – Born
A Mecânica Quântica Ondulatória – Schrödinger
Átomo de Hidrogênio
Átomos Multieletrônicos
Propriedades Periódicas
40