1. ESTRUTURA ATÔMICA

1. 1. ESTRUTURA ATÔMICA Profª Janaína Araújo • CONCEITOS FUNDAMENTAIS • ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • TABELA PERIÓDICA

2. 1.1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS • ÁTOMO: núcleo muito pequeno composto por prótons e nêutrons, que é circundado por elétrons em movimento; • Elétrons e prótons são eletricamente carregados: 1,60 x 10-19 C; • Elétrons: negativo • Prótons: positivo • Nêutrons (N): carga neutra • NÚMERO ATÔMICO (Z): número de prótons no núcleo do elemento químico;

3. 1.1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS • MASSA ATÔMICA (A): soma das massas de prótons e nêutrons no interior do núcleo; • Isótopos: átomos com duas ou mais massas atômicas diferentes; • PESO ATÔMICO: média ponderada das massas atômicas dos isótopos; • UNIDADE DE MASSA ATÔMICA (uma): utilizada em cálculos do peso atômico;

4. 1.1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS • UNIDADE DE MASSA ATÔMICA (uma): • 1 uma = 1/12 massa atômica do isótopo mais comum do carbono, carbono 12 (12C) • 12C  A = 12,00000 • A z Z + N • 1 mol = 6,023 x 1023 átomos ou moléculas • 1 uma/átomo = 1 g/mol

5. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • Modelos atômicos • Modelo atômico de Bohr: elétrons orbitam ao redor do núcleo atômico em orbitais distintos, onde a posição de qualquer elétron em particular é mais ou menos bem definida em termos do seu orbital; ELÉTRON EM ÓRBITA NÚCLEO

6. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • Modelos atômicos • Modelo mecânico-ondulatório: o elétron exibe características tanto de uma onda como de uma partícula; a posição do elétron é considerada como sendo a probabilidade de um elétron estar em vários locais ao redor do núcleo.

7. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • Númerosquânticos: parâmetros para caracterização do átomo utilizando a mecânica ondulatória; • Número quântico principal, n – especificação de camadas; • Númeroquântico azimuthal, l – subcamada; • Númeroquântico magnético, ml – número de estados energéticos;

8. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS Número de estados eletrônicos disponíveis em algumas camadas e subcamadas eletrônicas

9. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • Diagrama completo de níveis energéticos utilizando o modelo mecânico ondulatório

10. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • Configurações eletrônicas: • Princípio da exclusão de Pauli: cada estado ou orbital eletrônico pode comportar um máximo de dois elétrons, que devem possuir valores de spin opostos.

11. 1.2 ELÉTRONS NOS ÁTOMOS • Configurações eletrônicas: • Estado fundamental: quando todos os elétrons ocupam as menores energias possíveis; • Elétrons de valência: ocupam a camada preenchida mais externa; • Configurações eletrônicas estáveis: os orbitais dentro da camada eletrônica mais externa ou de valência estão completamente preenchidos.

12. 1.3 TABELA PERIÓDICA • Classificação: de acordo com sua configuração eletrônica; • Posicionamento: ordem crescente de número atômico; • Os grupos IA e IIA têm o orbital s preenchido; • Os grupos IIIA - VIIIA têm o orbital p preenchido; • Os grupos IIIB – IIB têm o orbital d preenchido; • Os lantanídeos e os actinídeos têm o orbital f preenchido.

14. 1.3 TABELA PERIÓDICA

15. 2. LIGAÇÃO ATÔMICA NOS SÓLIDOS Profª Janaína Araújo • FORÇAS E ENERGIA DE LIGAÇÃO • LIGAÇÕES INTERATÔMICAS PRIMÁRIAS • LIGAÇÕES SECUNDÁRIAS • MOLÉCULAS

16. 2.1 FORÇAS E ENERGIA DE LIGAÇÃO • ENERGIA DE LIGAÇÃO: energia exigida para separar dois átomos quimicamente ligados; • Z energia de ligação Z temperatura de fusão • Temperatura ambiente: • Estado sólido: Z energia de ligação • Estado gasoso: b energia de ligação • Líquidos: energia intermediária

17. 2.2LIGAÇÕES INTERATÔMICAS PRIMÁRIAS • LIGAÇÃO IÔNICA: encontrada em compostos metálicos e não-metálicos; • É chamada não-direcional, a magnitude da ligação é igual em todas as direções; • Predominante nos materiais cerâmicos: • Materiais duros e quebradiços; • Materiais isolantes elétricos e térmicos.

18. 2.2LIGAÇÕES INTERATÔMICAS PRIMÁRIAS • LIGAÇÃO COVALENTE: configurações eletrônicas são adquiridas pelo compartilhamento de elétrons; • É chamada direcional, ocorre entre átomos específicos e pode existir somente na direção entre um átomo e um outro que participa no compartilhamento de elétrons; • Pode ser forte (diamante) ou fraca (grafite); • Usual nos materiais poliméricos.

19. 2.2LIGAÇÕES INTERATÔMICAS PRIMÁRIAS • É possível a existência de ligações interatômicas que sejam parcialmente iônicas e parcialmente covalentes; • Quanto maior for a diferença entre as eletronegatividades, mais iônica será a ligação; • Quanto menor for esta diferença, maior será o grau de covalência.

20. 2.2LIGAÇÕES INTERATÔMICAS PRIMÁRIAS • LIGAÇÃO METÁLICA: encontrada em metais e suas ligas; • Apresenta caráter não-direcional; • Pode ser forte ou fraca; • É a força atrativa que mantém metais puros unidos; • Os elétrons livres protegem os núcleos iônicos carregados positivamente das forças eletrostáticas mutuamente repulsivas que iriam exercer uns sobre os outros.

21. 2.3LIGAÇÕES SECUNDÁRIAS • LIGAÇÃO DE DIPOLO INDUZIDO FLUTUANTES: • Um dipolo pode ser criado ou induzido em um átomo ou molécula que seja normalmente simétrico. Todos os átomos experimentam constantes movimentos vibracionais, com a conseqüente criação de pequenos dipolos elétricos;

22. 2.3LIGAÇÕES SECUNDÁRIAS • LIGAÇÃO DE DIPOLO INDUZIDO FLUTUANTES: • Um desses dipolos pode produzir um deslocamento na distribuição eletrônica de uma molécula ou átomo adjacente, o que induz a segunda molécula a também se tornar um dipolo, que é, então, fracamente atraído ou ligado ao primeiro – LIGAÇÃO DE VAN DER WAALS.

23. 2.4MOLÉCULA • Grupo de átomos que estão ligados entre si por meio de fortes ligações primárias; • A totalidade das amostras sólidas unidas por meio de ligações iônicas e metálicas pode ser considerada como sendo uma única molécula; • Ligação covalente: incluem moléculas diatômicas elementares, bem como uma gama de compostos; • Materiais moleculares possuem relativamente baixas temperaturas de fusão e ebulição; • Gases em temperatura e pressão ambiente possuem moléculas pequenas; • Polímeros possuem moléculas extremamente grandes.