1ª UNIDADE - Modelo atomico bohr e quantico

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Modelo qu창ntico moderno












Qual a distribuição eletronica dos elementos a seguir?













Não é conteúdo que será cobrado nas avaliações!

PARA SABER MAIS!


Modelo quântico moderno •

Física Clássica (Mecânica newtoniana) • Matéria constituída de pontos materiais ⇒ Newton

F=m.a • A luz apresenta caráter contínuo e ondulatório ⇒ Maxwell

1 . ∂2 - ∇ 2 . E(x) = 0 c2 ∂t2 1 . ∂2 - ∇ 2 . H(x) = 0 c2 ∂t2

ν=

c λ


Modelo quântico moderno •

Teoria de Plank-Einstein

Um sistema mecânico não poderia ter uma energia arbitrária, mas sim uma valor fixo.

Partículas oscilantes não podem absorver nem emitir energia de modo contínuo, mas sim em pequenas quantidades.

A energia de um grupo de átomos varia de maneira descontínua, ou seja, ela é constituída de um número inteiro positivo de pequenos feixes, ou corpúsculos, denominados fótons ou quantum cuja energia é dada por:

E = hν ou E = h . c / λ

E = mc2

h = constante de Plank = 6,63x10-34 J.s ν = frequência da radiação (Hz) λ = comprimento de onda (nm) c = velocidade da luz = 3x108 m/s m = massa da partícula (g) 1J = 1 kg.m2.s-2


Modelo quântico moderno •

Átomo de Rutherford – Bohr

• • • •

Átomo nuclear planetário Os elétrons tinham energia e órbitas quantizadas Órbitas circulares ou elípticas Os estados eletrônicos permitidos são aqueles onde o momento angular do elétron é quantizado, e podem ser determinados em múltiplos de n(h/2π), onde n é referente às camadas (K, L, M ...) e igual à números inteiros 1, 2, 3 ...

• Raio da primeira órbita do átomo de H ⇒ 0,529 Ao • Limitações: • Só é aplicado aos átomos mono eletrônicos (H, He+, Li2+, Be3+...) • Incompatível com a teoria do octeto • Incompatível com as leis periódicas dos elementos • Não explicava a origem das ligações químicas


Modelo quântico moderno •

Dualidade onda-partícula

• Insucesso da física clássica em explicar o modelo ondulatório e corpuscular da luz:

• Refração e difração ⇒ Onda • Efeito fotoelétrico e emissão do corpo negro ⇒ Corpúsculo • Louis de Broglie (1924) sugeriu que os elétrons poderiam exibir, simultaneamente, propriedades de partículas e de ondas. Assim, pela combinação das equações de Plank e Einstein, encontrou-se a relação entre a massa e o comprimento de onda de um elétron:

λ =h/v.m

λ = Comprimento de onda do elétron h = Constante de Planck v = velocidade do elétron m = massa do elétron


Modelo quântico moderno •

Princípio da Incerteza de Heisenberg • Mecânica clássica: • Elétrons se movimentam como partículas • A trajetória e a quantidade de movimento são definidos • Mecânica ondulatória • Elétron se movimenta como onda • A trajetória e a velocidade são indefinidas: ∆x ≅ ±λ e ∆p ≅ m ∆v • Werner Heisenberg (1924) definiu que “é impossível conhecer, com certeza, a velocidade e a posição de uma partícula microscópica simultaneamente”

h Δx.Δp ≥ 4π


Equação de Schrödinger •

Proposto em 1926 por Erwin Schrödinger, este modelo baseia-se na teoria sobre a dualidade onda-partícula, de De Broglie, e no Princípio da incerteza, enunciado por Heisenberg.

−h 2 + ∇ Ψ + UΨ = EΨ 2 8π m •

É um modelo matemático. O movimento do elétron ao redor do núcleo é descrito por uma equação de onda, que determina, matematicamente, a região de máxima probabilidade de se encontrar um elétron.

− h  ∂ 2Ψ ∂ 2Ψ ∂ 2Ψ   2 + 2 + 2  + UΨ = EΨ 2 8π m  ∂x ∂y ∂z  •

A Equação de Schrödinger é uma equação diferencial e é impossível resolvê-la totalmente, exceto em alguns casos simples ou com a ajuda de um computador. Na prática, precisamos de somente algumas soluções, e não de como essas soluções são obtidas.


Modelo quântico moderno •

Cada solução de uma equação de onda, representada pela letra grega psi (Ψ), é chamada de função de onda. Ψ corresponde à amplitude da onda do elétron. Quando Ψ=0, representa um ponto onde a função de onda passa por um NÓ. Um NÓ é uma região do espaço onde a probabilidade de encontrarmos o elétron é zero.

Modos de vibração de uma corda e seus respectivos nós •

Para calcularmos a região de maior probabilidade de encontrar um elétron devemos calcular o valor de Ψ 2. Ψ 2 é chamado de densidade de probabilidade e representa a probabilidade de encontrar um elétron numa região ou volume estreito do espaço que está a uma distância r do núcleo.


Modelo quântico moderno Pré-requisitos para a função de onda ψ: 1- ψ deve ser uma função contínua; 2- ψ deve ser uma função finita; 3- ψ deve ser uma função linear e homogênea; 4- A probabilidade de encontrar um elétron em toda região do espaço, desde - ∞ até + ∞, deve ser igual a 1. 5 - A probabilidade de encontrar um elétron num ponto (x, y, z) é ψ 2

+∞

ψ 2 dxdydz = 1

-∞ Diversas funções ψ (ψ 1, ψ 2, ψ 3, ψ 4...) atenderão a estas condições e determinarão uma região de maior probabilidade de encontramos o elétron. A essa região damos o nome de ORBITAL ATÔMICO.


Modelo qu창ntico moderno


Modelo qu창ntico moderno


Átomo de hidrogênio •

O átomo mais simples é o átomo de H (1 elétron e 1 próton). A primeira solução da Eq. de Schrödinger para H pode ser escrita como:

1/2

 1  − r/a 0 Ψ1s =  3  e = Ae − Br  πa 0  •

A e B = constantes e = base do Ln = 2,718 a0 = 0,0529nm r = distância do núcleo

A equação acima constitui a solução da equação de onda para um elétron localizado num orbital 1s. Como o expoente –Br é negativo, o valor de Ψ diminuirá muito rapidamente à medida que r aumenta. Isso significa que, quanto mais nos afastamos do núcleo, menor será a probabilidade de encontrar o elétron.


Átomo de hidrogênio • •

Observando o gráfico de Ψ 2 versus r, vemos que a probabilidade é maior no núcleo (Ψ 2 = 1). Isto não significa que o elétron está dentro do núcleo, apenas que a probabilidade de encontra-lo aí é maior. A probabilidade de encontrar o elétron diminui à medida que nos afastamos do núcleo, mas nunca atinge o valor zero, exceto no infinito (r = ∞), onde temos um nó (Ψ = 0). Em r = ∞ o elétron está tão longe do núcleo que podemos desconsiderar a atração entre eles, ou seja, o elétron foi arrancado da eletrosfera.


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