Modelo Quântico, Esquemas de Química

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Modelo quântico

Miguel Neta, outubro de 2020 [Imagem: Quantum Atomica software]

Relembrar… Modelo atómico de Bohr Os eletrões só podem ocupar níveis de energia bem definidos – Quantização da energia.

Os eletrões giram em torno do núcleo em com energias diferentes. órbitas

As mais baixa órbitas interiores e à medida que se encontram mais representam uma energia afastadas do núcleo o valor da energia é maior. Mas… As núcleo foram órbitas regulares postas em causa dos eletrões em torno do.

Aparecimento de um novo modelo.^ ⇓ Modelo quântico!^ ⇓

Niels Henryk David Bohr (1885-1962).

Modelo quântico O conceito de do eletrão é bem definida e previsível, órbita (do modelo de Bohr) – a posição

é substituída pelo conceito de Orbital probabilidade de encontrar um eletrão com – Região do espaço onde existe 90% de determinada energia. Uma maneira de visualizar estas probabilidades é a nuvem eletrónica.

Modelo quântico Na mecânica quântica o comportamentos dos eletrões é descrito por uma equação de onda: Equação de onda de Schrödinger. 𝐻 𝑡 |𝜓 𝑡 ۧ = 𝑖ℏ (^) 𝑑𝑡𝑑 | 𝜓(𝑡)ۧ Passa eletrão, com uma determinada energia, numa-se a falar na probabilidade de encontrar o determinada posição. Zona encontrar um eletrão. mais densa – maior probabilidade de Zona de encontrar um eletrão. menos densa – menor probabilidade

Erwin Rudolf Josef Schrödinger (1887-1961).

Energia num átomo Num átomo com vários eletrões ( átomo não é igual para todos os eletrões: polieletrónicos ), a energia necessária para retirar cada eletrão desse

Para retirar os eletrões mais afastados do núcleo é necessário dar menos energia ao átomo! Para retirar os eletrões mais perto do núcleo é necessário dar mais energia ao átomo!

É possível determinar experimentalmente estas energias através da espectroscopia fotoeletrónica!

Espetroscopia fotoeletrónica Espetrofotómetro eletrónico

Espetroscopia fotoeletrónica Resultados experimentais 2 He

10 Ne

36 Kr Isto quer dizer que… Para além de níveis ( …também há n (^) = 1, 2, 3…) subníveis! [Imagens: Physics Department, Brock University, adaptada]

n = 1

n = 1

n = 1

n = 2

n = 4 (^) n = 3 n = 2

Modelo quântico 10

Mesma ordem de grandeza

Níveis e subníveis Cada nível pode conter um ou mais subníveis … A cada subnível estão associadas diferentes formas espaciais de orbitais. Ou seja… os eletrões não ocupam as mesmas zonas do espaço do átomo! Tipos de orbitais Orbitais 𝑠 – apenas uma por cada nível (menor energia de cada nível) Orbitais 𝑝 – máximo de 3 por cada nível (maior energia que a 𝑠) Orbitais 𝑑 – máximo de 5 por cada nível (maior energia que a 𝑝) Orbitais 𝑓 – máximo de 7 por cada nível (maior energia que a 𝑑)

Níveis e subníveis Formas da orbitais 𝒑

Níveis e subníveis Formas da orbitais 𝒅

spin

Está relacionado com a rotação do eletrão sobre si próprio e apenas pode ter dois valores: spin spin 𝛼𝛽 (+1/2)(-1/2)

Estes valores estão relacionados com propriedades de cada eletrão em cada orbital.

Se numa orbital apenas se encontrar um eletrão, este terá spin 𝛼 ou 𝛽.

Se a orbital contiver dois eletrões um deles terá spin 𝛼 e o outro spin 𝛽.

_____________________________________________________________________________________________________________________________ Bibliografia _____________________________________ ▪ J. Paiva, A. J. Ferreira, C. Fiolhais, “Novo 10Q”, Texto Editores, Lisboa, 2015.