Aula 4 – Estrutura Atômica

Julio C. J. Silva

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) Instituto de Ciências Exatas

Depto. de Química

Juiz de For a, 2013

Tópicos em Métodos Espectroquímicos

Espectros Atômicos e Níveis de Energia

• Mecânica quântica

• Níveis de energia

• Átomos hidrogenóides: H, He+, Li2+, etc.

Espectros Atômicos e Níveis de Energia

Espectros Atômicos e Níveis de Energia • Série de Balmer (1885)

http://withfriendship.com/user/levis/balmer-series.php

Espectros Atômicos e Níveis de Energia

• Rydberg

• Constante de Rydberg (R): 3,29 x 1015 Hz

• Balmer, Lyman, Bracket, Paschen, Pfund

Espectros Atômicos e Níveis de Energia

Espectros Atômicos e Níveis de Energia

• Modelo Atômico

http://www.feiradeciencias.com.br/sala23/image23/23_MA03_11.gif

http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/diagrama-energetico-numero-magnetico.jpg

Espectros Atômicos e Níveis de Energia

• Mecânica quântica

• Níveis de energia

• Átomos polieletronicos:

Átomos Polieletrônicos

• Acoplamento do momento angular

– Acoplamento do momento angular do e- com o momento angular do orbital spin + orbita

– J = + s

– Acoplamento Russel-Saunders

Átomos Polieletrônicos

– Acoplamento Russel-Saunders

Átomos Polieletrônicos

• Números quânticos

– Principal (n): 2n2 (número máximo de e- que pode existir em uma camada)

– Momento angular orbital (): simetria

– Número quântico interno (j) : ± ½

– Na (Z = 11 e- )

Estrutura Atômica

= hc/

1/ = k - j

k - j = 1/hc . (Ek – Ej)

• Emissão espontânea

• Emissão Induzida

• Absorção de radiação

Estrutura Atômica

~ ~

~ ~

• Transições espectrais regras de seleção

– n = 1,2,3,...n

– = ± 1

– Linhas espectrais Multipletos

– Estrutura fina Divisão dos níveis de energia

Estrutura Atômica

Estrutura Atômica

Estrutura Atômica

• Para o Na (Z = 11)

– Camada de valência: 3s1

– S = ½

– Estados de valência possíveis 2S + 1

– Notação: n(2s + 1)(j = ± ½)

• Para o Na (Z = 11)

– Notação: n(2s + 1)(j = ± ½)

– Resolvendo: Na 32S½ Multiplicidade = 2

– Resolver para L = S, P, D, F...

Estrutura Atômica

• Valores determinados experimentalmente Espectroscopia

– Espectro de absorção

– Espectro de emissão

– Espectro de fluorescência

• Seleção da linha espectral

– Diagrama Grotriano

Estrutura Atômica • Seleção da linha espectral

– Elétron de valência: 32S½

– Transições possíveis: 2P½ e 2P3/2 – Regra de seleção = ± 1

– 32S½ 32P½ (589,6 nm)

– 32S½ 32P3/2 (588,0 nm)

– 32S½ 42P½ (330,3 nm)

– 32S½ 42P3/2 (330,2 nm)

– 32S½ n2P ½ ; 3/2

Linha de ressonância

Estrutura Atômica

Estrutura Atômica • Equilíbrio térmico

– Volume de absorção/observação

– Energia de dissociação

• Equilíbrio Térmico

– Distribuição de Maxwell

– Energia de ligação

Estrutura Atômica – Distribuição de Maxwell

Estrutura Atômica – Lei da ação das massas:

Referências

- Faria, L.C. Notas de Aula. Instituto de Química. UFG. 1995.

- D. A. SKOOG, F. J. HOLLER e T. A. NIEMAN – Princípios de Análise

Instrumental, 5a ed., Saunders, 2002.

- Junior, I.M.R. Notas de Aula. Instituto de Química. Unicamp. 2003.

- James N. Miller & Jane C. Miller. Statistics and Chemometrics for Analytical

Chemistry, fourth edition. Person Education.

- A. I. VOGEL - Análise Analítica Quantitativa, LTC, 6ª ed., Rio de Janeiro.

- D. A. SKOOG, D. M. WEST e F. J. HOLLER – Fundamentals of Analytical

Chemistry, 6a ed., Saunders, 1991.

- Galen W. Ewing. Métodos Instrumentais de Análise Química (Volume 1).

Editora Edgard Blücher/Ed. da Universida