ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÃO INTERATÔMICA

AULA 2- ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÃO INTERATÔMICA

Introdução

Algumas propriedades importantes dos materiais sólidos dependem dos arranjos geométricos dos átomos e também das interações que existem entre os seus átomos ou moléculas constituintes.

Estrutura Atômica – Conceitos fundamentais

Átomo → prótons e nêutrons, rodeado por elétrons em movimento. Um átomo para estar em seu estado fundamental precisa ter o número de próton igual ao número de elétron.  

Cargas das partículas subatômicas[pic 1]

Prótons = + 1,602 x 10-19 C

Elétrons = - 1,602 x 10-19 C

Nêutrons = eletricamente neutros

Massas das partículas subatômicas

Prótons = 1,67 x 10-27 kg

Elétrons = 9,11 x 10-31 kg

Nêutrons = 1,67 x 10-27 kg

Número Atômico (Z) e número de massa (A)

• Z representa o número de prótons presentes no núcleo do átomo;
• N representa o número de nêutrons;
• A representa a massa do átomo: é a soma dos prótons e nêutrons.

A = Z + N ; A = P + N ou N=A-Z

Isótopos: átomos com o mesmo número de P (8O16,8O17, 8O18);

Isóbaros: átomos com o mesmo número de A (19K40,20C40);

Isótonos: átomos com mesmo número de N (17Cl37, 20C40).

Representação de um átomo

[pic 2]

 ou   ZXA[pic 4][pic 5][pic 3]

[pic 6]

Íons – São átomos que ganham ou perdem elétrons.

[pic 7]

Exemplos:

1. Determine o número atômico e o numero de massa de um átomo com 22 elétrons e 26 nêutrons?

1. Para o cátion abaixo determine seu número de prótons, elétrons e nêutrons:

+2[pic 8]

1. Quais são os números de prótons (Z), massa (A), nêutrons (N) e de elétrons (e-) de um átomo de potássio (19K39) em seu estado normal?

1. Complete a tabela:

[pic 9]

1. Represente, esquematicamente, o átomo de número atômico 17 e número de massa 35.

O peso atômico corresponde a média ponderada das massas atômicas dos isótopos do átomo que ocorrem naturalmente, onde os pesos da média são a abundância de cada isótopo na natureza.

Unidades de medida do peso atômico

- uma/átomo

uma: corresponde a 1/12 da massa atômica do isótopo mais comum do carbono (A=12)

- g/mol

Mol= 6,023x1023 átomos (elemento) ou moléculas (composto).

1 uma/átomo = 1 g/mol

Exemplo: Peso atômico do ferro → 55,85 uma/átomo = 55,85 g/mol

MODELOS ATÔMICOS

1. Modelo atômico de Bohr

- considera que os elétrons circulam ao redor do núcleo atômico em orbitais discretos e a posição do elétron é estabelecida em termos de seu orbital.

[pic 10][pic 11][pic 12]

- considera que as energias dos elétrons são quantizadas, isto é, aos elétrons só são permitidos valores específicos de energia. Cada órbita estava relacionada a uma energia. (conceito de física quântica).

- Esses estados não variam de forma continua com a energia: estados adjacentes são separados por quantidades finitas de energia (gap).

- Problema: limitações no modelo de Bohr não permitiam a compreensão de fenômenos envolvendo os elétrons. [pic 13]

1. Modelo mecânico-ondulatório (atual)

- Considera que o elétron possui características de onda e de partícula.

- Distribuição de probabilidades: agora a posição do elétron é considerada como sendo a probabilidade dele estar em vários locais ao redor do núcleo. Em outras palavras, a posição é descrita por uma distribuição de probabilidades, ou uma nuvem eletrônica.

Características do modelo atual

- Impossibilidade de localizar os elétrons com precisão total. Cai o conceito de órbita circular.

- Quantização da energia: somente certos estados eletrônicos são permitidos. Para cada estado, uma energia associada.

- Orbitais possíveis: regiões onde se podem encontrar os elétrons. Para cada estado permitido, um orbital associado.

- Números quânticos.

[pic 14][pic 15][pic 16]

NÚMEROS QUÂNTICOS

Número quântico principal: n

Caracterizam cada elétron em um átomo, determinando a forma, o tamanho e a orientação espacial da densidade de probabilidade de um elétron. Refere-se ao nível de energia.

Nos átomos dos elementos químicos podem ocorrer 7 níveis de energia contendo elétrons)

[pic 17][pic 18]

n=1,2,3,...

• Determinação da energia de um elétron.
• Tamanho dos orbitais;
• Define o tamanho de um orbital

[pic 19]

[pic 20]

Número quântico secundário: l

Refere-se ao subnível de energia

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• Cada subnível possui um número especifico de orbitais
• Define o formato de um orbital

Representação dos orbitais

[pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

Número quântico magnético: ml

• Pode ter valores inteiros entre +l e – l , incluindo zero.
• Descreve a orientação do orbital no espaço.

Orbitais em um determinado subnível diferem apenas quanto à sua orientação no espaço, não quanto à sua energia.

Valores permitidos de ml: 2.l+1

[pic 26]

Número quântico magnético de spin: ms

O elétron aparentemente comporta-se como se fosse uma esfera minúscula rodando em torno do seu próprio eixo.

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