QUÍMICA GERAL

Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica Universidade Federal Fluminense

Volta Redonda - RJ

Prof. Dr. Ednilsom Orestes 25/04/2016 – 06/08/2016 AULA 02

ESTRUTURA ATÔMICA

&

PROPRIEDADES

PERIÓDICAS

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

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Teoria Quântica?

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Teoria Quântica?

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Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

Por que entender

Teoria Quântica?

1987, Joseph John Thomson descobre o elétron em (presente em todos os materiais)

e estabelece sua relação 𝒒/𝒎.

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Tubo de Raios Catódicos

Robert Millikan estabelece a carga

do elétron em 1898

Ernest Rutherford

Modelo Atômico Planetário -1911

-

-

-

- - +

-

-

-

-

- - +

-

Porque o elétron não cai no núcleo?

Joseph Jacob Balmer Espectro do Hidrogênio - 1875

Espectro de Emissão

KNO3 CaCl2 NaCl

Reveillon 2014

𝑐

𝜆= 𝜈 = ℛ

1

𝑛12 −

1

𝑛22 𝑛1 = 1,2, … 𝑛2 = 𝑛1 + 1, 𝑛1 + 2, …

Calcule o comprimento de onda da radiação emitida por um átomo para n1=2 e n2=3. Dado: cte de Rydberg = 3,29x1015 Hz. Resp.: 657 nm Repita para n1=2 e n2=4 (Resp.: 486 nm) e para n1=2 e n2=5.

1900: Catástrofe do Ultravioleta.

Max Planck: TEORIA QUÂNTICA

Wien: Correto em altas frequências.

Rayleigh: Correto em baixas frequências.

1900: Emissão/absorção de energia dá-se em quanta.

Contraria Mec. Clássica.

𝐸 = 𝑛ℎ𝜈 E=nhν com n = 1,2,3,...

h = 6,626x10-34 J.s

ν = freqüência.

Calcule a energia (n=1) para uma radiação com ν = 6,4x1014 Hz.

Repita para n=1 mol.

Albert Einstein

Esperado

• Intensidade da radiação é proporcional com máxima Ke.

• Efeito fotoelétrico ocorre para qualquer freq. e compr. onda.

• Deveria haver um delay entre radiação e emissão dos elétrons.

Observado

• Intensidade luz não altera a Ke máxima dos elétrons.

• Frequência de “corte” para fotoemissão.

• Não há delay significativo entre radiação e emissão.

1905: Efeito fotoelétrico

A. Einstein

Nasce o FÓTON!

𝐸𝐾 = ℎ𝜈 − Φ 𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ 𝜈 − 𝜈0

𝐸𝐾 = ℎ𝜈 − Φ 𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ 𝜈 − 𝜈0

A velocidade de um elétron emitido pela superfície de uma amostra de potássio pela ação de um fóton é 668 km.s-1. (a) Qual é a energia cinética do elétron ejetado? (b) Qual é o comprimento de onda da radiação que provocou a fotoejeção do elétron no item anterior? (c) Qual é o comprimento de onda mais longo de radiação eletromagnética capaz de ejetar elétrons do potássio? A função trabalho do potássio é 2,29 eV. (1 eV = 1,602 x 10-19 J)

𝐸𝐾 =𝑚𝑒𝑣2

2= 2,03 × 10−19 J

𝑚𝑒𝑣2

2= ℎ𝜈 − Φ

ℎ𝜈 = 5,70 × 10−19 J ∴ 𝜆 = 3,49 × 10−7 m

= 349 nm

0 = ℎ𝜈 − Φ

𝜆 =𝑐ℎ

Φ

∴ 𝜆 = 5,42 × 10−7 m = 542 nm

+

Modelo Rutherford: elegante e instável.

- -

Niels Bohr

-

Série do

Hidrgênio

H, He+, Li2+, ...

Explicava propriedades física e químicas.

Órbitas explicavam propriedades na TP.

2

0

2

4 r

ZeFe

r

mFc

2v

-

r +

v

1. Elétron possui órbita circular em torno do núcleo.

2. Momento angular quantizado.

3. Absorve/emite energia quando muda de estado. ce FF

2

42

v

0

22

UE

r

ZemE

UTE

TE

TU

T

2

2

0

2

2

0

22

4

4v

r

ZeF

mr

rZe

c

-

+

2v

hnmrprL

r

p

r

Zem

0

22

4v

.

.

00

2

22

a42

2

n

eZE

UE

n

2

0

22

Zme

hnr

FF

n

ce

hEE nn 12

Substituindo En tem-se:

2

2

2

100

22

00

2

1

22

00

2

2

22

11

a8

a42a42

nn

eZh

n

eZ

n

eZh

Fazendo ν = c/λ chegamos a Equação proposta por Balmer.

2

2

2

1

11

nnRH

00

22

a8hc

eZRH

hEE nn 12