Prof. Cristian Berto da Silveira

QUÍMICA GERAL UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS Prof. Cristian Berto da Silveira

Química Geral ELETROSFERA NÚCLEO REVISÃO PARTÍCULAS ATÔMICAS NÚCLEO: Contém Prótons e Nêutrons. ELÉTROSFERA: Contém Elétrons.

Química Geral NÚMERO ATÔMICO E MASSA ATÔMICAS ÁTOMO DE HIDROGÊNIO ÁTOMO DE HÉLIO ÁTOMO DE SÓDIO 1 Próton Nenhum Nêutron 1 Elétron 2 Prótons 2 Nêutrons 2 Elétrons 11 Prótons 12 Nêutrons 11 Elétrons Número Atômico = 2 Número Atômico = 11 Número Atômico = 1 Número Massa = 4 Número Massa = 23 Número Massa = 1

Química Geral 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.

Química Geral 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.

Química Geral 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);

Química Geral E = - 2.π2 . m . e4 . Z2 n2. h2 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 = energia de uma camada; m = massa de um elétron; e = carga de um elétron; Z = número atômico; h = constante de Planck; n número quântico principal; 1 2 3 4 5 6 7 Como nos átomos conhecidos número máximo de camada é igual a 7, o NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL VARIA DE 1 A 7.

Química Geral O cientista Sueco Johannes Robert Rydberg definiu o número máximo de elétrons nas camada. Número máximo de elétrons nas camadas = 2n2

Química Geral 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;

Química Geral l = 0 indica o subnível s l = 1 indica o subnível p l = 2 indica o subnível d l = 3 indica o subnível f

Química Geral 1 K 1s 2s 2p 2 L 3s 3p 3 M 3d 4s 4p 4 N 4d 4f 5s 5p 5 O 5d 4f 6s 6p 6d 6 P 7s 7 Q

Química Geral 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 Cada subnível pode representar um ou mais orbitais, sendo que, O NÚMERO MÁXIMO DE ORBITAIS É CALCULADO PELA EXPRESSÃO: 2l + 1

Química Geral 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 ELÉTRONS NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA EXPRESSÃO: 2.(2l + 1) O NÚMERO MÁXIMO DE ELÁTRONS NAS CAMADAS 32

Química Geral 1 K 2 elétrons 1s 8 elétrons 2s 2p 2 L 18 elétrons 3s 3p 3 M 3d 32 elétrons 4s 4p 4 N 4d 4f 32 elétrons 5s 5p 5 O 5d 4f 18 elétrons 6s 6p 6d 6 P 7s 2 elétrons 7 Q

Química Geral 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;

Química Geral 7. Quantos elétrons podem apresentar nas camadas abaixo: a) n = 2; b) n = 4; c) n = 6; d) n = 7;

Química Geral ml = 0 s l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s p ml = -1, 0, 1 l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p 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 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.

Química Geral 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.

Química Geral 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.

Química Geral 10. Indicar os números quânticos do elétron situado na camada L, subnível p e orbital central.

Química Geral 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 é o de maior energia, pois apresenta maior número quântico principal. 5s - n = 5; l = 0. n + l = 5.

Química Geral 1 K 2 elétrons 1s 8 elétrons 2s 2p 2 L 18 elétrons 3s 3p 3 M 3d 32 elétrons 4s 4p 4 N 4d 4f 32 elétrons 5s 5p 5 O 5d 4f 18 elétrons 6s 6p 6d 6 P 7s 2 elétrons 7 Q 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2...

Química Geral 1 Elétron 2 Elétrons 3 Elétrons 5 Elétrons 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.

Química Geral 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).

Química Geral 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.

Química Geral GEOMETRIA DOS ORBITAIS É a região do espaço onde existe a máxima probabilidade de se encontrar um elétron. Schrödinger 1927 Ψv = [2/L]1/2 . sen [n πk/L] Ψv = Função de Onda; L = Comprimento; n = número quântico;

Química Geral n = 1 n = 2 + n = 3 ORBITAL ATÔMICO S 3s 2s 1s

Química Geral Nós 2 =0 Probabilidade de se encontrar o elétron = 2

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Química Geral 3px 3py 3pz n = 1 n = 2 + n = 3 2px 2py 2pz ORBITAL ATÔMICO P O orbital “p” existe a partir da secunda camada (n = 2, 3, ...)

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Química Geral 3dz2 3dxz 3dyz 3dxy 3dx2-y2 n = 1 n = 2 + n = 3 ORBITAL ATÔMICO D O orbital “p” existe a partir da terceira camada (n = 3, 4, 5...)

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Química Geral ORBITAL ATÔMICO F Do not appear until the 4th shell and higher

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