Curso Online de Estrutura dos sólidos cristalinos

ESTRUTURA DOS SÓLIDOS CRISTALINOS

ESTRUTURA ATÔMICA E LIGAÇÕES QUÍMICAS

ESTRUTURA ATÔMICA

ALGUNS CONCEITOS

Para um dado elemento, o número de prótons é o mesmo para todos os átomos mas o número de nêutrons (N) pode variar

Isótopos: átomos com o mesmo número de prótons (mesmo elemento químico) mas com número de nêutrons diferentes.

Carga elementar: 1,60 x 10-19 C Massa do elétron: 9,11 x 10-31 kg
Massa do próton/nêutron: 1,67 x 10-27 kg

Número atômico (Z): número de elétrons do átomo neutro
Massa atômica (A): soma das massas dos prótons e nêutrons (medida em u.m.a.)

O peso atômico de um elemento é a média ponderada dos números de massa dos isótopos do elemento que ocorrem naturalmente.

Unidade de massa atômica (u.m.a.): 1 u.m.a. é definida como o equivalente a 1/12 da massa atômica do isótopo mais comum do carbono 12. Ou seja, para o 12C, A = 12,00000.

Em um mol de substância existem 6,023 x 1023 átomos ou moléculas
O peso atômico pode ser dado em u.m.a./átomo ou g/mol (1 u.m.a./átomo = 1 g/mol) Por exemplo, o peso atômico do ferro é 55,85 u.m.a./átomo (g/mol)

MODELOS ATÔMICOS

MECÂNICA QUÂNTICA

Modelo de Bohr: elétrons orbitam ao redor do núcleo em orbitais distintos, onde a posição de um elétron é mais ou menos bem definida em termos do seu orbital. Quantização da energia.

Níveis ou estados de energia: energia dos vários níveis eletrônicos é quantizada. Transição entre níveis é acompanhada de emissão ou absorção de energia.

Modelo mecânico-ondulatório de Schrödinger: elétrons são considerados como tendo características tanto de onda quanto de partícula (dualidade onda-partícula). Um elétron é tratado como uma densidade de probabilidade (nuvem eletrônica).

MODELOS ATÔMICOS

MECÂNICA QUÂNTICA

Átomo de Bohr

Modelo mecânico- ondulatório

Átomo de Bohr

Modelo mecânico- ondulatório

EQUAÇÃO DE SCHRÖDINGER

MECÂNICA ONDULATÓRIA

NÚMEROS QUÂNTICOS

A solução da eq. Schrödinger mostra que um elétron no átomo de hidrogênio é caracterizado por quatro parâmetros, chamados de números quânticos.

principal: n=1, 2, 3, ... especifica a camada eletrônica - K, L, M, … - como no modelo de Bohr. Quantização de energia.
orbital: l=0, 1, ..., n-1 identifica a subcamada (não prevista no modelo de Bohr) - s, p, d, f, … e o formato do orbital. Quantização do momento angular.
magnético: m =-l, -l+1, …, -1, 0, 1, …, l-1, l identifica a projeção (quantizada) do momento
l
angular ao longo de um eixo. Estados de energia degenerados (efeito Zeeman)
spin: m =-1/2,+1/2.
s

“Formato” dos orbitais

Níveis de energia

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CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA

Átomo de sódio

Preenchimento dos estados por elétrons obedece ao Princípio da Exclusão de Pauli (dois ou mais elétrons não podem ocupar o mesmo estado de energia).
Exemplo: Átomo de sódio: 1s2 2s2 2p6 3s1

Elétrons de valência: ocupam a camada (semi)preenchida mais externa e participam das ligações atômicas.
Gases nobres possuem camadas totalmente preenchidas e são inertes (possuem configu- ração eletrônica estável)
Hibridização spn: C, Si, Ge

TABELA PERIÓDICA