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Estrutura atômica

Márcio Souza
Estrutura do Átomo
Com base na teoria atômica de Dalton,
definiu-se o átomo como a unidade básica de
um elemento que pode participar de uma
combinação química.
No início na década de 1850 e se
estenderam até o século XX demonstraram que
os átomos possuíam uma estrutura interna:
partículas subatômicas: os elétrons, os prótons
e os nêutrons.
Estrutura atômica aula 3
Estrutura atômica aula 3
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).
Estrutura atômica aula 3
Estrutura atômica aula 3
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+ N
Logo, um elemento químico

Ex. O 1735 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
-2
de S .
Estrutura atômica aula 3
Tabela Periódica
Isotópos são átomos com mesmo número de
prótons(Z) e diferentes números de massa(A).
Logo são mesmo elementos químicos.
1
2
3
H,
H ,
H
Z=1
1
1
1
Isóbaros são átomos de diferentes prótons
(elementos diferentes), mas que possuem o mesmo
número de massa (A)
40
40
K
Ca
A = 40
19
20
Isótonos são átomos de diferentes números
de prótons (elementos diferentes), deferentes
números de massa, porém com mesmo número de
40
nêutrons(N). 3717Cl
Ca
N=20
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 Z
c. 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
Z
A
20

↔

44
B
23

Isótonos

↔yxC
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.
Estrutura atômica aula 3
Mecânica quântica e orbitais
atômicos
• Orbitais e números quânticos
Se 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,
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Representa fisicamente o nível (camada) principal em que o
elétron se encontra.
Estrutura atômica aula 3
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.
Estrutura atômica aula 3
O número quântico magnético, m.
Tem os valores: m = -l , 0 , +l
Representa fisicamente a orientação
espacial do orbital do elétron, a quantidade de
valores possíveis para l determina o número de
orbitais existentes em um sub-nível l.
Estrutura atômica aula 3
Orbitais e suas energias
Orbital é a região de
espaço onde é máximo a
probabilidade
de
encontrar
um
determinado 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 spin
negativo -1/2.

↓ representa, por convenção, um elétron com spin
positivo +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.
Estrutura atômica aula 3
Portanto, cada orbital de um mesmo átomo, definido por
três números quânticos iguais, poderá ter no máximo
dois 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 dos
eixos x-, y- e z- de um sistema cartesiano.
 As letras correspondem aos valores
permitidos de m, -1, 0, e +1.
 Os orbitais têm a forma de halteres.
 À medida que n aumenta, os orbitais p ficam
maiores. Todos os orbitais p têm um nó no
núcleo
Orbitais p
Orbitais d e f
 Existem cinco orbitais d e sete orbitais f.
 Três dos orbitais d encontram-se em um
plano bissecante aos eixos x-, y- e z.
 Dois dos orbitais d se encontram em um plano
alinhado 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.
Estrutura atômica aula 3
Estrutura atômica aula 3
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Diagrama de Pauling
Estrutura atômica aula 3
Atividades
1. Faça a distribuição eletrônica do manganês
Mn 55.
25
2. Faça a distribuição eletrônica do potássio
K 39 em camadas.
19
3. Faça a distribuição eletrônica do
camadas.

26

K

56

em
Distribuição eletrônica nos íons
A distribuição eletrônica os íons é
semelhante à dos átomos neutros. No entanto, é
importante salientar que os elétrons que irá
ganhar ou perder serão da ultima camada
eletrônica, 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

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Última camada
2. Faça a distribuição de elétrons no íon
negativo ( ânion ) 15 P-3

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Atividade
1. Um átomo cuja configuração eletrônica é 1s2
2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 tem como número
eletrônico:

a) 10
d) 2

b) 20e) 8

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

a) 14
d) 26

b) 16
e) 36

c) 24
Atividade
3. Assinale a opção que contraria a regra de
Hund:
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b)
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  • 2. Estrutura do Átomo Com base na teoria atômica de Dalton, definiu-se o átomo como a unidade básica de um elemento que pode participar de uma combinação química. No início na década de 1850 e se estenderam até o século XX demonstraram que os átomos possuíam uma estrutura interna: partículas subatômicas: os elétrons, os prótons e os nêutrons.
  • 5. 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).
  • 9. 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+ N Logo, um elemento químico Ex. O 1735 Cl, tem quantos elétrons, prótons e nêutons????
  • 10. 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. ????
  • 11. 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.
  • 12. No entanto, um ânion é um íon com carga negativa em virtude de um aumento do número de elétrons.
  • 13. 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 -2 de S .
  • 16. Isotópos são átomos com mesmo número de prótons(Z) e diferentes números de massa(A). Logo são mesmo elementos químicos. 1 2 3 H, H , H Z=1 1 1 1 Isóbaros são átomos de diferentes prótons (elementos diferentes), mas que possuem o mesmo número de massa (A) 40 40 K Ca A = 40 19 20 Isótonos são átomos de diferentes números de prótons (elementos diferentes), deferentes números de massa, porém com mesmo número de 40 nêutrons(N). 3717Cl Ca N=20 20
  • 17. 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 Z c. 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 Z A 20 ↔ 44 B 23 Isótonos ↔yxC
  • 18. 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.
  • 20. Mecânica quântica e orbitais atômicos • Orbitais e números quânticos Se 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 o elétron se encontra.
  • 22. 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.
  • 24. O número quântico magnético, m. Tem os valores: m = -l , 0 , +l Representa fisicamente a orientação espacial do orbital do elétron, a quantidade de valores possíveis para l determina o número de orbitais existentes em um sub-nível l.
  • 26. Orbitais e suas energias Orbital é a região de espaço onde é máximo a probabilidade de encontrar um determinado elétron.
  • 27. Orbitais e números quânticos.
  • 28. 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 spin negativo -1/2. ↓ representa, por convenção, um elétron com spin positivo +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.
  • 30. Portanto, cada orbital de um mesmo átomo, definido por três números quânticos iguais, poderá ter no máximo dois 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).
  • 31. 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.
  • 32. Orbitais p Existem três orbitais p, px, py, e pz.  Os três orbitais p localizam-se ao longo dos eixos x-, y- e z- de um sistema cartesiano.  As letras correspondem aos valores permitidos de m, -1, 0, e +1.  Os orbitais têm a forma de halteres.  À medida que n aumenta, os orbitais p ficam maiores. Todos os orbitais p têm um nó no núcleo
  • 34. Orbitais d e f  Existem cinco orbitais d e sete orbitais f.  Três dos orbitais d encontram-se em um plano bissecante aos eixos x-, y- e z.  Dois dos orbitais d se encontram em um plano alinhado 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.
  • 41. Atividades 1. Faça a distribuição eletrônica do manganês Mn 55. 25 2. Faça a distribuição eletrônica do potássio K 39 em camadas. 19 3. Faça a distribuição eletrônica do camadas. 26 K 56 em
  • 42. Distribuição eletrônica nos íons A distribuição eletrônica os íons é semelhante à dos átomos neutros. No entanto, é importante salientar que os elétrons que irá ganhar ou perder serão da ultima camada eletrônica, e não do subnível mais energético.
  • 43. 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 Subnível mais energético Última camada
  • 44. 2. Faça a distribuição de elétrons no íon negativo ( ânion ) 15 P-3 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
  • 45. Atividade 1. Um átomo cuja configuração eletrônica é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 tem como número eletrônico: a) 10 d) 2 b) 20e) 8 c) 18
  • 46. Atividade 2. O átomo de um elemento químico tem 14 elétrons no 3º nível energético (n=3). O número atômico desse elemento é: a) 14 d) 26 b) 16 e) 36 c) 24
  • 47. Atividade 3. Assinale a opção que contraria a regra de Hund: a) b) c) d) e)