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Teoria do Orbitais Atômicos: Modelo Quântico ou Mecânico-Ondulatório, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Universidade Federal de Sergipe (UFS)Engenharia Elétrica

A teoria do orbital atômico, onde se discute o modelo quântico ou mecânico-ondulatório proposto por louis de broglie em 1924. Ele sugere que as partículas materiais, como elétrons, podem manifestar propriedades ondulatórias. A equação de de broglie relaciona o momento p, velocidade c e energia de uma partícula. A teoria completa do comportamento de partículas subatômicas é a mecânica ondulatória, que descreve todas as partículas em movimento por meio da equação de schrödinger.

Tipologia: Notas de estudo

2011

Compartilhado em 22/11/2011

rafael-rodrigo-maraja-1
rafael-rodrigo-maraja-1 🇧🇷

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TEORIA DO ORBITAL ATÔMICO
MODELO QUÂNTICO OU MECÂNICO-ONDULATÓRIO:
L. de Broglie (1924):
SUGERIU QUE TODAS AS PARTÍCULAS MATERIAIS
PODERIAM, EVENTUALMENTE, MANIFESTAR
PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS. EM PARTICULAR,
PEQUENAS PARTÍCULAS COMO OS ELÉTRONS,
MOVENDO-SE COM VELOCIDADE v, TERIAM, POR
HIPÓTESE, UM CARÁTER ONDULATÓRIO A ELES
ASSOCIADO, COM UM COMPRIMENTO DE ONDA ,
RELACIONADO À SUA MASSA m E À SUA
VELOCIDADE.
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TEORIA DO ORBITAL ATÔMICO

MODELO QUÂNTICO OU MECÂNICO-ONDULATÓRIO: L. de Broglie (1924): SUGERIU QUE TODAS AS PARTÍCULAS MATERIAIS PODERIAM, EVENTUALMENTE, MANIFESTAR PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS. EM PARTICULAR, PEQUENAS PARTÍCULAS COMO OS ELÉTRONS, MOVENDO-SE COM VELOCIDADE v, TERIAM, POR HIPÓTESE, UM CARÁTER ONDULATÓRIO A ELES ASSOCIADO, COM UM COMPRIMENTO DE ONDA , RELACIONADO À SUA MASSA m E À SUA VELOCIDADE.

E = h COMO,  = (c/): E = h (c/) eq (1) PARTINDO DA TEORIA DA RELATIVIDADE, L. de BROGLIE DEDUZIU UMA RELAÇÃO ENTRE O MOMENTO DA LUZ p, SUA VELOCIDADE c, E SUA ENERGIA: E = cp eq (2) COMBINANDO AS EQUAÇÕES (1) E (2): h (c/) = cp h/ = p eq (3) L. de Broglie sugeriu que a equação (3) poderia ser usada para calcular o comprimento de onda associado a qualquer partícula, cujo momento fosse mv:  = (h / mv)

SIGNIFICADO DOS NÚMEROS

QUÂNTICOS

NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL, n:

REPRESENTA O NÍVEL PRINCIPAL DE

ENERGIA DO ELÉTRON E PODE

ASSUMIR VALORES INTERIROS E

POSITIVOS A PARTIR DE 1, OU SEJA 1, 2,

• Por que o valor de n não pode ser zero?

NÚMERO QUÂNTICO AZIMUTAL, l:

DETERMINA A FORMA DO ORBITAL (OU

DA DENSIDADE DE CARGA NEGATIVA).

ASSIM, PARA CADA PARTICULAR VALOR

DE l ASSOCIA-SE UMA DETERMINADA

FORMA DA NUVEM ELETRÔNICA. O

VALOR NUMÉRICO DE l DEPENDE DO

VALOR DE n NO SENTIDO DE QUE ELE

PODE ASSUMIR VALORES INTEIROS

DESDE ZERO ATÉ (n-1). A NOTAÇÃO

COMUM PARA ESTE NÚMERO QUÂNTICO

É: l=0 (s); l= 1 (p); l=2 (d); l=3 (f)...

EXISTE AINDA UM QUARTO NÚMERO

QUÂNTICO, QUE É CHAMADO DE

NÚMERO QUÂNTICO DE SPIN. ESTE

NÚMERO QUÂNTICO É REPRESENTADO

POR s E TEM SOMENTE DOIS VALORES

PERMITIDOS PARA CADA VALOR DE m,

OU SEJA, -1/2 E +1/2. ISSO SIGNIFICA

QUE UM ELÉTRON EM QUALQUER

ORBITAL TEM SOMENTE DUAS

ORIENTAÇÕES PERMITIDAS DE SPIN NO

SEU PRÓPRIO EIXO.

Uma maneira simples de se iniciar o estudo sobre a tabela periódica:

• Imaginar uma sequência contínua de todos os orbitais

atômicos vazios: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d (segue a ordem da soma n+l)

  • (^) Reunir os orbitais vazios em grupos que pertençam ao mesmo nível de energia (segue-se a ordem crescente de energia dos orbitais, sendo esta interrompida sempre que surgir um novo número quântico principal): 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2e-^ 8e-^ 8e-^ 18e-^ 18e-^ 32e-^ 32e- Os números máximos de elétrons colocados acima nos níveis principais de energia correspondem, na realidade, ao número de elementos químicos em cada um destes níveis. A tabela periódica apresenta, portanto, sete períodos.

CARGA NUCLEAR EFETIVA, Zef

EM ÁTOMOS POLIELETRÔNICOS, OS ELÉTRONS

REPELEM-SE E, ASSIM, MODIFICAM O CAMPO EM

TORNO DO NÚCLEO. OS ELÉTRONS QUE PASSAM A

MAIOR PARTE DO TEMPO PRÓXIMOS AO NÚCLEO

PROTEGEM DA CARGA DO NÚCLEO AQUELES QUE

PASSAM, EM MÉDIA, A MAIOR PARTE DO TEMPO MAIS

AFASTADOS. ESTE EFEITO É CONHECIDO COMO

EFEITO DE BLINDAGEM, E LEVA À DIMINUIÇÃO DA

CARGA NUCLEAR SENTIDA POR UM ELÉTRON NA

CAMADA DE VALÊNCIA DE UM ÁTOMO. A CARGA

NUCLEAR DE FATO SENTIDA POR UM ELÉTRON É

CONHECIDA COMO CARGA NUCLEAR EFETIVA, Zef, E, PARA UM ELÉTRON DA CAMADA DE VALÊNCIA, Zef SERÁ MENOR DO QUE O NÚMERO ATÔMICO, Z.

REGRAS DE SLATER PARA ESTIMAR A Zef:

  1. ESCREVER A CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA DO ELEMENTO AGRUPADA NA SEGUINTE ORDEM: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) etc
  2. CONSIDERAR QUE OS ELÉTRONS EM QUALQUER GRUPO À DIREITA DO GRUPO (ns np) NÃO CONTRIBUEM PARA A CONSTANTE DE BLINDAGEM
  3. TODOS OS ELÉTRONS NO GRUPO (ns np) BLINDAM O ELÉTRON DE VALÊNCIA POR UM FATOR DE 0, CADA
  4. TODOS OS ELÉTRONS NA CAMADA (n-1) BLINDAM POR UM FATOR DE 0,85 CADA
  5. TODOS OS ELÉTRONS NA CAMADA (n-2) OU CAMADA MAIS INTERNA BLINDAM COMPLETAMENTE. A CONTRIBUIÇÃO DE CADA UM É 1,0.

Ex. O (Z = 8) 1s

2

2s

2

2p

4

1) (1s)^2 (2s 2p)^6

2) Não há elétrons à direita do grupo (ns, np)

3) 5 x 0,35 = 1,

4) 2 x 0,85 = 1,

S = 1,75 + 1,70 = 3,

Zef = Z – S = 8 – 3,45 = 4,