Transcript Química Geral

QUÍMICA GERAL
UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS
Prof. Cristian Berto da Silveira
Química Geral
REVISÃO
PARTÍCULAS ATÔMICAS
ELETROSFERA
NÚCLEO
NÚCLEO: Contém Prótons e Nêutrons.
ELÉTROSFERA: Contém Elétrons.
Partículas
Carga Relativa
Massa Relativa
Prótons
+1
1
Nêutrons
0
1
Elétrons
-1
1/1840
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NÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICAS
ÁTOMO DE
HIDROGÊNIO
ÁTOMO DE
HÉLIO
ÁTOMO DE
SÓDIO
1 Próton
2 Prótons
11 Prótons
Nenhum Nêutron
2 Nêutrons
12 Nêutrons
1 Elétron
2 Elétrons
11 Elétrons
Número Atômico = 1
Número Atômico = 2
Número Atômico = 11
Número Massa = 1
Número Massa = 4
Número Massa = 23
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Número Atômico (Z) = É o número correspondente à carga nuclear, ou seja, o
número de prótons existente no núcleo.
Z=p
Z = Número Atômico.
p = Número de Prótons.
Número Massa (A) = É o número correspondente à soma das quantidades de
prótons e de nêutrons existentes no núcleo.
A=p+n
A = Número de Massa.
p = Número de Prótons.
n = Número de Nêutrons.
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Exercícios
1. O átomo de magnésio apresenta doze prótons e doze nêutrons. Qual o número
atômico e o número de massa deste elemento?
2. Descobrir o número de prótons, de nêutrons e de elétrons do átomo de carbono
que apresenta Z = 6 e A = 13.
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UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS
2 - Números Quânticos
As teorias da MECÂNICA QUÂNTICA, definidas por Planck, De Broglie, Schrödinger
e Heisemberg, dentre outras, auxiliaram na identificação dos elétrons.
Os NÚMEROS QUANTICOS são os modelos que nos auxiliam na localização
e identificação da posição do elétron na orbita de um átomo.
1. Números Quânticos Principal (n);
2. Números Quânticos Secundário (l);
3. Números Quânticos Magnético (ml);
4. Números Quânticos Spin (ms);
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1. Números Quânticos Principal (n): É um número inteiro que representa os níveis
de energia, desde n = 1, para o primeiro nível; n = 2 para o segundo nível e assim até
o infinito.
O NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL foi
deduzido independentemente por Bohr e
Schrödinger, pela fórmula:
E = - 2.π2 . m . e4 . Z2
n2 . h2
E = energia de uma camada;
m = massa de um elétron;
1 2 3 4 5 6 7
e = carga de um elétron;
Z = número atômico;
h = constante de Planck;
n número quântico principal;
Como nos átomos conhecidos
número
máximo de camada é igual a 7, o NÚMERO
QUÂNTICO PRINCIPAL VARIA DE 1 A 7.
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O cientista Sueco Johannes Robert Rydberg definiu o número máximo de elétrons
nas camada.
Número máximo de elétrons nas camadas = 2n2
Camada Número Quântico
Principal
(n)
Número máximo de Número máximo de
elétron (Teórico)
elétron (Prática)
(2n2)
(2n2)
K
1
2.12 = 2
2
L
2
2.22 = 8
8
M
3
2.32 = 18
18
N
4
2.42 = 32
32
O
5
2.52 = 50
32
P
6
2.62 = 72
18
Q
7
2.72 = 98
2
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Exercícios
3. Qual o número máximo de elétrons nas camadas atômicas K, M, O e Q?
4. Se o número quântico principal de um elétron for igual a 6 ele estará localizado em
que camada?
2. Números Quânticos Secundário (l): Também conhecido como número quântico
de momento angular do orbital. Caracteriza a uma subdivisão de energia dentro de
cada camada, revelando, desta maneira a existência do Subnível de Energia.
l = 0; 1; 2; ...; n - 1
l = 0; l = 1; l = 2; l = 3;
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Camada
l=0
indica o subnível s
l=1
indica o subnível p
l=2
indica o subnível d
l=3
indica o subnível f
Subníveis Existentes na Camada
Quantidade de
Subníveis na Camada
K (n = 1) s (l = 0);
1
L (n = 2) s (l = 0); p (l = 1)
2
M (n = 3) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2);
3
N (n = 4) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2); f (l = 3)
4
O (n = 5) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2); f (l = 3)
4
P (n = 6) s (l = 0); p (l = 1); d (l = 2);
3
Q (n = 7) s (l = 0);
1
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1K
1s
2L
2s
2p
3M
3s
3p
3d
4N
4s
4p
4d
4f
5O
5s
5p
5d
4f
6P
6s
6p
6d
7Q
7s
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Cada subnível pode representar um ou mais orbitais, sendo que, O NÚMERO
MÁXIMO DE ORBITAIS É CALCULADO PELA EXPRESSÃO:
2l + 1
s
l=0
(2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s
p
l=1
(2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p
d
l=2
(2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d
f
l=3
(2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f
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O NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA
EXPRESSÃO:
2.(2l + 1)
s
l=0
2. (2.0 +1) = 2 ELÉTRONS
p
l=1
2. (2.1 +1) = 6 ELÉTRONS
d
l=2
2. (2.2 +1) = 10 ELÉTRONS
f
l=3
2. (2.3 +1) = 14 ELÉTRONS
O NÚMERO MÁXIMO DE ELÁTRONS NAS CAMADAS 32
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1K
1s
2 elétrons
2L
2s
2p
3M
3s
3p
3d
4N
4s
4p
4d
4f
32 elétrons
5O
5s
5p
5d
4f
32 elétrons
6P
6s
6p
6d
7Q
7s
8 elétrons
18 elétrons
18 elétrons
2 elétrons
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Exercícios
5. Determine em que camada se localiza o elétron que apresenta:
a) n = 2;
b) n = 4;
c) n = 6;
d) n = 7;
6. Indique a camada e o subnível em que se localiza o elétron que apresenta os
seguintes números quânticos:
a) n = 2; l = 1;
b) n = 4; l = 0;
c) n = 6; l = 3;
d) n = 3; l = 2;
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7. Quantos elétrons podem apresentar nas camadas abaixo:
a) n = 2;
b) n = 4;
c) n = 6;
d) n = 7;
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3. Números Quânticos Magnético (ml): Caracteriza o orbital em que existe a
probabilidade de se encontrar o elétrons. O número quântico magnético assume
valores positivos e negativos.
s
l=0
(2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s
ml = 0
p
l=1
(2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p
ml = -1, 0, 1
d
l=2
(2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d
ml = -2, -1, 0, 1, 2
f
l=3
(2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f
ml = -3, -2, -1, 0,
1,
2, 3
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4. Números Quânticos Spin (ms): De acordo com a mecânica quântica um elétron
tem dois estados de spin representados pelas setas
sendo que estas setas só
podem assumir dois valores +1/2 e -1/2.
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Exercícios
8. Os três números quânticos de um elétron em um determinado estado são: n = 4;
l = 2; ml = -1. Em que tipo de orbital este elétrons está localizado?
9. Localizar o elétron representado pelos números quânticos n = 5; l = 2; ml = 1 e ms =
1/2.
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10. Indicar os números quânticos do elétron situado na camada L, subnível p e orbital
central.
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Sequência de Energia dos Subnívies.
Linus Pauling (1901 a 1994): Químico norte americano desenvolveu
a metodologia prática que fornece a ordem crescente de energia dos
subníveis.
Tem maior energia o elétron que apresenta a maior soma dos números quânticos
principal e secundário ( n + l).
Exemplo1: Entre os subníveis 5d e 6s qual o de maior energia?
5d - n = 5; l = 2. n + l = 7.
5d é o de maior energia.
6s - n = 6; l = 0. n + l = 6.
Exemplo2: Entre os subníveis 4p e 5s qual o de maior energia?
4p - n = 4; l = 1. n + l = 5.
5s - n = 5; l = 0. n + l = 5.
5s é o de maior energia, pois apresenta
maior número quântico principal.
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1K
1s
2 elétrons
2L
2s
2p
3M
3s
3p
3d
4N
4s
4p
4d
4f
32 elétrons
5O
5s
5p
5d
4f
32 elétrons
6P
6s
6p
6d
7Q
7s
8 elétrons
18 elétrons
18 elétrons
2 elétrons
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2...
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Regra de Hund: Princípio da Máxima Multiplicidade.
A distribuição dos elétrons é feita em duas etapas:
1. Coloca-se inicialmente um elétron em cada orbital, este deve apresentar spins
paralelos;
2. Após cada orbital, do mesmo subnível, apresentar um elétron inicia-se o
emparelhamento dos demais.
1 Elétron
2 Elétrons
3 Elétrons
5 Elétrons
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11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos abaixo. Identificar o última camada,
e o subnível mais energético.
a) Na (Z=11); b) Mn (Z=25); c) Co (Z=27).
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11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos dos gases nobres, dos metais
alcalinos, alcalinos terrosos e halogênios.
IMPORTANTE: OS ELÉTRONS MAIS EXTERNOS SÃO USADOS NA
FORMAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS. A TEORIA QUE DEFINE ESTAS
LIGAÇÕES É CONHECIDA COMO TEORIA DA LIGAÇÃO PELA VALÊNCIA.
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GEOMETRIA DOS ORBITAIS
É a região do espaço onde existe a máxima probabilidade de se
encontrar um elétron.
Ψv =
Ψv = Função de Onda;
L = Comprimento;
n = número quântico;
[2/L]1/2
. sen [n πk/L]
Schrödinger
1927
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ORBITAL ATÔMICO S
3s
+
2s
n=1
n=2
n=3
1s
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Probabilidade de se encontrar o elétron = 2
Nós 2 =0
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ORBITAL ATÔMICO P
O orbital “p” existe a partir da secunda camada (n = 2, 3, ...)
3px
3py
3pz
+
n=1
n=2
n=3
2px
2py
2pz
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ORBITAL ATÔMICO D
3dz2
3dxz
3dyz
3dxy
3dx2-y2
+
n=1
n=2
n=3
O orbital “p” existe a partir da terceira camada (n = 3, 4,
5...)
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ORBITAL ATÔMICO F
Do not appear until the 4th shell and higher