Prof. Cristian Berto da Silveira

QUÍMICA GERAL

UNIDADE 2 - NÚMEROS QUÂNTICOS

Química Geral

PARTÍCULAS ATÔMICAS

NÚCLEO ELETROSFERA

NÚCLEO: Contém Prótons e Nêutrons.

ELÉTROSFERA: Contém Elétrons.

Partículas Carga Relativa Massa Relativa

Prótons + 1 1

Nêutrons 0 1

Elétrons - 1 1/1840

REVISÃO

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 = 1

Número Massa = 1

Número Atômico = 2

Número Massa = 4

Número Atômico = 11

Número Massa = 23

Química Geral

Número Atômico (Z) = É o número correspondente à carga nuclear, ou seja, o número de prótons existente no núcleo.

Número Massa (A) = É o número correspondente à soma das quantidades de prótons e de nêutrons existentes no núcleo.

Z = p

Z = Número Atômico.

p = Número de Prótons.

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

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.

Como nos átomos conhecidos número máximo de camada é igual a 7, o NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL VARIA DE 1 A 7.

1 2 3 4 5 6 7

O NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL foi deduzido independentemente por Bohr e Schrödinger, pela fórmula:

E = - 2.π2 . m . e4 . Z2

n2. h2

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;

Química Geral

O cientista Sueco Johannes Robert Rydberg definiu o número máximo de elétrons nas camada.

Número máximo de elétrons nas camadas = 2n2

Camada Número Quântico Principal

(n)

Número máximo de elétron (Teórico)

(2n2)

Número máximo de elétron (Prática)

(2n2)

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 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

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

2 L

3 M

4 N

5 O

6 P

7 Q

1s

2s

3s

4s

5s

6s

7s

2p

3p

4p

5p

6p

3d

4d

5d

6d

4f

4f

Química Geral

Cada subnível pode representar um ou mais orbitais, sendo que, O NÚMERO

MÁXIMO DE ORBITAIS É CALCULADO PELA EXPRESSÃO:

2l + 1

l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s

l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p

l = 2 (2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d

l = 3 (2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f

s

p

d

f

Química Geral

O NÚMERO MÁXIMO DE ELÉTRONS NO SUBNÍVEL É CALCULADO PELA EXPRESSÃO:

2.(2l + 1)

l = 0 2. (2.0 +1) = 2 ELÉTRONS

l = 1 2. (2.1 +1) = 6 ELÉTRONS

l = 2 2. (2.2 +1) = 10 ELÉTRONS

l = 3 2. (2.3 +1) = 14 ELÉTRONS

s

p

d

f

O NÚMERO MÁXIMO DE ELÁTRONS NAS CAMADAS 32

Química Geral

1 K

2 L

3 M

4 N

5 O

6 P

7 Q

1s

2s

3s

4s

5s

6s

7s

2p

3p

4p

5p

6p

3d

4d

5d

6d

4f

4f

2 elétrons

8 elétrons

18 elétrons

32 elétrons

32 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.

l = 0 (2.0 +1) = 1 - corresponde ao subnível s

l = 1 (2.1 +1) = 3 - corresponde ao subnível p

l = 2 (2.2 +1) = 5 - corresponde ao subnível d

l = 3 (2.3 +1) = 7 - corresponde ao subnível f

s

ml = 0

d

ml = -2, -1, 0, 1, 2

f

ml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

p

ml = -1, 0, 1

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.

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

Química Geral

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.

6s - n = 6; l = 0. n + l = 6.5d é o de maior energia.

Exemplo2: Entre os subníveis 4p e 5s qual o de maior energia?

4p - n = 4; l = 1. n + l = 5.

5s - n = 5; l = 0. n + l = 5.

5s é o de maior energia, pois apresenta maior número quântico principal.

Química Geral

1 K

2 L

3 M

4 N

5 O

6 P

7 Q

1s

2s

3s

4s

5s

6s

7s

2p

3p

4p

5p

6p

3d

4d

5d

6d

4f

4f

2 elétrons

8 elétrons

18 elétrons

32 elétrons

32 elétrons

18 elétrons

2 elétrons

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10, 6p6, 7s2...

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

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.

11. Fazer a distribuição eletrônica para os átomos dos gases nobres, dos metais

alcalinos, alcalinos terrosos e halogênios.

Química Geral

GEOMETRIA DOS ORBITAIS

É a região do espaço onde existe a máxima probabilidade de se encontrar um elétron.

Ψv = [2/L]1/2 . sen [n πk/L]

Ψv = Função de Onda;

L = Comprimento;

n = número quântico;

Schrödinger 1927

+

n = 1n = 2

n = 3

1s

2s

3s

Química Geral

ORBITAL ATÔMICO S

Probabilidade de se encontrar o elétron = 2

Química Geral

Nós 2 =0

Química Geral

+

n = 1

n = 2

n = 3

O orbital “p” existe a partir da secunda camada (n = 2, 3, ...)

3px 3py 3pz

2px 2py 2pz

Química Geral

ORBITAL ATÔMICO P

Química Geral

+

n = 1n = 2

n = 3

3dz2 3dxz 3dyz 3dxy 3dx2-y2

Química Geral

ORBITAL ATÔMICO D

O orbital “p” existe a partir da terceira camada (n = 3, 4, 5...)

Química Geral

Do not appear until the 4th shell and higher

Química Geral

ORBITAL ATÔMICO F