O MODELO ATÔMICO ATUAL

O MODELO DE BOHR

Vimos que no modelo atômico de Rutherford os elétrons giravam ao

redor do núcleo como planetas em torno do Sol.

Em 1913,o físico dinamarquês Niels Bohr apresentou uma

respostas para essa questão,válida apenas para o átomo de hidrogênio:

o elétron seria um espécie de satélite do núcleo.

O modelo atômico de Bohr apóia-se nas seguintes propostas:

Em sua órbita,o elétron teria energia constante.

Um elétron estaria e níveis de energia ( ou camadas).O elétron

poderia ocupar sete níveis (ou camadas) de energia.

Essas camadas foram denominadas K,L,M,N,O,P e Q, ou

designadas por números de 1 a 7.

Núcleo

O elétron daria saltos quânticos de um nível de energia para outro.

Ao redor do núcleo,em elétron esta no estado fundamental quando

apresenta a menor energia possível. Ao receber energia,o elétron

saltaria para um nível mais extenso e,imediatamente,voltaria para a

posição inicial,liberando a mesma quantidade de energia.

Como a energia seria recebida ou libertada por meio de um número

inteiro de quanta,esses deslocamentos do elétron foram chamados de

saltos quânticos.

Elétron

Esquema dos saltos quânticas do elétron.

Núcleo

E1

E2

Elétron Núcleo

Estado fundamental

E1E2

Energia recebida=E2-E1

Estado excitado

energia devolvida=E2-E1

Nos fogos de artifício,as cores são resultados

de saltos quânticos em metais,como por

exemplo o sódio (amarelo),o bário (verde),o

chumbo (azul).

PROBLEMAS!

O modelo de Bohr teve sucesso espetacular ao explicar o

comportamento do elétron do átomo hidrogênio,mas os cientistas

tiveram dificuldades para adaptar esse modelo aos demais átomos.

DUALIDADE DA MATÉRIA

Em 1923,o físico francês Louis de Broglie propôs que todos os

corpos, inclusive o elétron, teriam comportamento duplo de partícula

e onda ao mesmo tempo, fenômeno que foi confirmado

experimentalmente em 1927.

PRINCIPIO DA INCERTEZA

Em 1926,o físico alemão Werner Heisemberg,com com seu

Princípio da Incerteza,demonstrou que seria impossível determinar ao

mesmo tempo a posição e velocidade do elétron.Nesse mesmo

ano,surgiu uma equação matemática que permitia o cálculo da energia

de qualquer elétron de um átomo.Nela surgiriam os conceitos de

número quântico e de orbital.

Esses acontecimentos levaram ao moderno modelo atômico.

O MODELO ATÔMICO ATUAL

O átomo possui um núcleo com carga positiva.

O elétron é uma partícula-onda. Dependendo do fenômeno,o

comportamento do elétron se parece como o de uma partícula ou com

o de uma onda.

No átomo,cada elétron situa-se em um orbital.

No átomo,de maneira análoga,o orbital é a região mais

provável para um elétron ser localizado ao redor do núcleo.

Um elétron será identificado por quatro números quânticos. O

estudo deste assunto esta além do ensino médio, mas conhecer os

números quânticos irá ajudar você a compreender o modelo atômico

atualmente aceito.

O número quântico principal (n): Indica o nível de energia (ou

camada) do elétron.

O número quântico secundário ( )ℓ : Indica o subnível de energia do

elétron.

Experimentos mostram que o nível de energia n divide-se em

subníveis, representados pela letra . Oℓ

Cada valor de associa-se um subnível,representado pelasℓ

letras s,p,d, f, e assim por diante. Observe a tabela abaixo.

Nível Número

quântico (n)

Número

quântico

secundário ( )ℓ

Subníveis

previstos

(teóricos)

Subní-

veis

K 1 0 s s L 2 0,1 s p s p M 3 0,1,2 s p d s p d N 4 0,1,2,3 s p d f s p d f O 5 0,1,2,3,4 s p d f g s p d f P 6 0,1,2,3,4,5 s p d f g h s p d Q 7 0,1,2,3,4,5,6, s p d f g h s p

O número quântico magnético (m):Indica o número de orbitais

possíveis em cada subnível .Em sua variação algébrica,cada valor deℓ

m indicará a existência de um orbital: m= - ,zero, .Veja a tabela aℓ ℓ

seguir.

Subnível Valor de ℓ Valores de m Números

orbitais

s 0 0 1 orbital sp 1 -1,0,+1 3 orbitais pd 2 -2,-1,0,+1,+2 5 orbitais df 3 -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 7 orbitais f

As figuras abaixo mostram os orbitais s e p.

Cada orbital p tem o formato de um duplo ovóide e estaria

situado ao longo de um dos eixos de um sistema triortogonal.

O orbital s tem o formato de

uma esfera.

Y

O número quântico spin (S): Em alguns experimentos,o elétron se

comporta como se fosse uma partícula girando (em inglês,spin,”giro”)

ao redor de si mesma.A mecânica quântica prevê dois valores de spin,

+ e - , associados a dois possíveis sentidos de rotação do elétron.

Dois elétrons girando ao mesmo

sentido apresentam spins iguais ou

paralelos. Se os sentidos forem

diferentes os spins serão opostos ou

antiparalelos.

Princípio da Exclusão

Como os números quânticos servem para identificar um

elétron, um orbital poderá conter no máximo dois elétrons de spins

opostos.

....no mesmo átomo,dois elétrons no podem ter o mesmo conjunto de

números quânticos.

VejA o exemplo.

Dois elétrons situados no orbital s do primeiro nível

Número quântico Primeiro elétron Segundo elétron

Principal n=1 n= 1Secundário ℓ=0 (subnível s) ℓ= 0 (subnível s)Magnético m=0 (orbital s) m= 0 (orbital s)

spin S= - S= +

Neste livro, adotaremos - como sinal do spin do primeiro

elétron do orbital. Pelo que foi visto,podemos afirmar que um orbital

terá,no máximo, dois elétrons e única diferença entre eles estará no

spin.

Agora você poderá prever o número máximo de elétrons em cada

subnível:

Subnível Números de

orbitais

Número máximo

de elétrons no

subnível

Represen

tação

s 1 2 s2

p 3 6 p6

d 5 10 d10

f 7 14 f14

A ENERGIA DOS SUBNÍVEIS

A REGRA DE HUND (PRINCÍPIO DA MÁXIMA

MULTIPLICIDADE)

De acordo com regra,os orbitais de um mesmo subnível devem ser

preenchidos na seguinte ordem:

1º) Colocar um elétron em cada orbital, com spins iguais (paralelos).

Esses elétrons estão desemparelhados.

2º) Colocar o segundo elétron em cada orbital, sempre com spin

oposto em relação ao primeiro. Dessa maneira, em cada orbital haverá

elétrons emparelhados.

A DISTRIBUIÇÃO EM NÍVEIS DE ENERGIA

Para a grande maioria das situações em nosso curso, basta que

você faça uma distribuição eletrônica simplificada,utilizando apenas

níveis de energia.

Observe exemplo:

26Fe (26 prótons,26 elétrons): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 (ordem

crescente de energia)

Reagrupando os níveis de acordo com o nível:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

K=2 L=8 M=14 N=2

APLIQUE SEU CONHECIMENTO

13.Observe esta distribuição eletrônica no estado fundamental:

7N: 1s2 2s2 2p2

Escreva as distribuições eletrônicas fundamentais,representando os

subníveis,para:

a) 13AL

b) 14SI

c) 17CL

d) 1 8AR

e) 21 SC

f) 30 ZN

14. Considere as informações:

I. A configuração fundamental (ou normal) de um átomo é aquela em

que os elétrons ocupam posições de menor energia possível.

II. Quando um átomo recebe energia,seus elétrons podem saltar para

subníveis mais energéticos.A configuração eletrônica resultante estará

ativada ou excitada.

Assinale a alternativa que apresenta uma configuração eletrônica

ativa:

a) 8O:1S2 2S2 2P4.

b) 15P:1S2 2S2 2P6 3S2 3P3.

c) 12Mg:1S2 2S2 2P6 3S1 3P1.

d) 2He:1S2.

e) 11Na:1S2 2S2 2P6 3S1.

15.Na configuração Ar 4s2 3d3,indique o subnível mais externo e o

de maior energia.

16.Escreva a configuração de um átomo cujo subnível mais

energético é 3d5.

Qual será o número atômico do elemento químico correspondente?

REFORCE SEU CONHECIMENTO

17.Escreva as distribuições eletrônicas fundamentais nos subníveis

dos átomos:

a)12Mg

b)19K

c)20Ca

d)23V

e)26Fe

f)27Co

18.Qual é o número atômico do elemento químico no qual o subnível

mais energético será:

a)4p2 ?

b)3d8 ?

c)3p6 ?

19.Analise duas configurações eletrônicas do nitrogênio (Z=7):

1s2 2s2 2p3 (I) 1s2 2s2 2p2 3s1 (II)

Assinale a alternativa correta:

a) A configuração I esta ativada.

b) A configuração II é fundamental,ou seja,a de menor energia.

c) Quando a configuração I perde energia,transforma-se na

configuração II.

d) Quando a configuração II absorve energia,transforma-se na

configuração I.

e) Quando um elétron retorna do subnível 3s para o subnível

2p,haverá libertação de energia na forma de luz.

RESPOSTAS

13. a)1S2 2S2 2P6 3S2 3P1

b)1S2 2S2 2P6 3S2 3P2

c)1S2 2S2 2P6 3S2 3P5

d)1S2 2S2 2P6 3S2 3P6

e)1S1 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1

f)1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10

14.c

15.mais externo:4S2; de maior energia:3d3

16.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5.

Z=25

17.a)1s2 2s2 2p6 3s2 .

b)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

c)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

d)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

e)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

f)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

18. a) Z=32

b) Z=28

c) Z=18

19.e