QUMICA GERAL UNIDADE 2 NMEROS QU NTICOS Prof

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

Química Geral REVISÃO PARTÍCULAS ATÔMICAS ELETROSFERA NÚCLEO: Contém Prótons e Nêutrons. ELÉTROSFERA: Contém Elétrons. Partículas Carga Relativa Massa Relativa Prótons +1 1 Nêutrons 0 1 Elétrons -1 1/1840

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

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 QU NTICOS 2 - Números Quânticos As teorias da MEC NICA QU NTICA, 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 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 QU NTICO PRINCIPAL foi deduzido independentemente por Bohr e Schrödinger, pela fórmula: E = - 2. π2. m. e 4. Z 2 n 2. h 2 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 QU NTICO 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 = 2 n 2 Camada Número Quântico Principal (n) Número máximo de elétron (Teórico) elétron (Prática) (2 n 2) 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

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 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

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

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

Química Geral O NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA EXPRESSÃO: 2. (2 l + 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

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

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 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

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). Exemplo 1: Entre os subníveis 5 d e 6 s qual o de maior energia? 5 d - n = 5; l = 2. n + l = 7. 5 d é o de maior energia. 6 s - n = 6; l = 0. n + l = 6. Exemplo 2: Entre os subníveis 4 p e 5 s qual o de maior energia? 4 p - n = 4; l = 1. n + l = 5. 5 s - n = 5; l = 0. n + l = 5. 5 s é o de maior energia, pois apresenta maior número quântico principal.

Química Geral 1 K 1 s 2 L 2 s 2 p 3 M 3 s 3 p 3 d 4 N 4 s 4 p 4 d 4 f 32 elétrons 5 O 5 s 5 p 5 d 4 f 32 elétrons 6 P 6 s 6 p 6 d 7 Q 7 s 2 elétrons 8 elétrons 18 elétrons 2 elétrons 1 s 2, 2 p 6, 3 s 2, 3 p 6, 4 s 2, 3 d 10, 4 p 6, 5 s 2, 4 d 10, 5 p 6, 6 s 2, 4 f 14, 5 d 10, 6 p 6, 7 s 2. . .

Química Geral 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

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. Ψv = Função de Onda; L = Comprimento; n = número quântico; [2/L]1/2 . sen [n πk/L] Schrödinger 1927

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

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

Química Geral

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

Química Geral

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

Química Geral

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