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UnB/IQ Curso de graduação
Química Inorgânica Básica Professores: José & Sílvia Dias
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ESTRUTURA ATÔMICA 1. Introdução 1.1 Histórico 1.2 Espectro eletromagnético 1.3 Teoria de Planck 1.4 Teoria de Einstein 1.5 Natureza dual do elétron 1.6 Princípio da incerteza de Heisenberg
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1. Introdução O estudo da estrutura atômica é fundamental na Química Inorgânica devido a variedade de elementos e configurações eletrônicas que são objetos de estudo desta área. Historicamente, a moderna teoria atômica passa desde o descobrimento do átomo até o desenvolvimento dos diversos modelos propostos.
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1.1 Histórico Democritus (~ 400 a. C.) Dalton (~ 1808) Thomson (~ 1904) Rutherford (~ 1909) Bohr (~ 1911)
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J.C.Kotz and K.F. Purcell, Chemistry and Chemical Reactivity, 2nd
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Partículas atômicas Átomo é composto por: Prótons e Neutrons (núcleo ~10-12 cm) Elétrons (~10-8 cm)
Modelo: átomo é composto de um núcleo positivo de pequena dimensão e de elétrons de carga negativa espalhados ao redor do núcleo 6
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Modelo de Bohr 1. Um elétron não emite energia enquanto ele permanece em sua órbita. 2. Um elétron, orbitando em torno do núcleo, possui um momento angular orbital que é quantizado. 3. A estabilização da órbita se dá devido: força eletrostática = força centrípeta
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1.2 Espectro eletromagnético
Espectroscopia - estudo qualitativo e quantitativo da absorção e emissão da radiação dos compostos químicos.
Espectro eletromagnético – composição da radiação conhecida de acordo com as diferentes energias ou comprimentos de onda. 9
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Propriedades de uma Onda
c=
onde: c = velocidade 2,99 x108 m s-1 = comprimento de onda = freqüência
E = h onde: E = energia da radiação h = constate de Planck (6,62 x 10-34 m2 kg s-1) Portanto: E = h c/ onde: 1/ = (número de onda)
E=hc 12
1.3 Teoria de Planck
Existe uma mínima quantidade de energia que pode ser perdida ou ganha por um átomo, e todas as energias devem ser múltiplos inteiros (n) daquele mínimo E = n (h )
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1.4 Teoria de Einstein Experimentos mostraram que elétrons são ejetados da superfície de um metal apenas se luz com uma freqüência mínima fosse usada. Fótons (partículas, sem massa) transportam a energia da onda conforme hipótese de Planck (1905).
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Luz tem caráter de onda e partícula (i.e., a luz é formada por partículas (fótons) em movimento.
Colisão fóton-elétron emissão de elétrons pelo metal com dada energia cinética transferência de energia.
Difração, polarização, interferência da luz fenômenos ondulatórios 16
1.5 Natureza dual do elétron
Em 1924, Louis de Broglie propôs: “ Se a luz pode-se comportar em certas circunstâncias como partículas, talvez estas exibam propriedades de ondas”. E = h ou E = h c/ E = m c2 h c / = m c2 m c = h / onde p = m c p = h / ou = h / p 17
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1.6 Princípio da incerteza de Heisenberg Devido ao diminuto tamanho do elétron ele só pode ser observado por meio de perturbações.
Exemplo: choque com fótons; aplicação de forças elétricas ou magnéticas. Perturbação: alteração da posição ou velocidade do elétron. “Quanto mais certeza tivermos quanto a posição do elétron menor será a precisão com que podemos definir sua velocidade”
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x v h / 2 x
- incerteza da posição v - incerteza da velocidade Abandonamos
o Modelo de Bohr para colocarmos a probabilidade de se encontrar um elétron em uma determinada região do espaço. 20
