Estrutura atmica e Ligao Interatmica

Rutherford sups que os eltrons orbitavam o ncleo da mesma forma que os planetas orbitam em torno do sol.

Entretanto, uma partcula carregada movendo em uma trajetria circular deve perder energia.

O modelo de Bohr

Isso significa que o tomo deve ser instvel de acordo com a teoria de Rutherford.

Bohr observou o espectro de linhas de determinados elementos e admitiu que os eltrons estavam confinados em estados especficos de energia. Esses foram denominados rbitas.

O modelo de Bohr

As cores de gases excitados surgem devido ao movimento dos eltrons entre os estados de energia no tomo.

O modelo de Bohr

J que os estados de energia so quantizados, a luz emitida por tomos excitados deve ser quantizada e aparecer como espectro de linhas.

Aps muita matemtica, Bohr mostrou que

onde n o nmero quntico principal (por exemplo, n = 1, 2, 3, e nada mais).

218 1

J 1018.2n

E

O modelo de Bohr

A primeira rbita no modelo de Bohr tem n = 1, a mais prxima do ncleo e convencionou-se que ela tem energia negativa.

A rbita mais distante no modelo de Bohr tem n prximo ao infinito e corresponde energia zero.

Os eltrons no modelo de Bohr podem se mover apenas entre rbitas atravs da absoro e da emisso de energia em quantum (h).

O modelo de Bohr

Podemos mostrar que

Quando ni > nf, a energia emitida.

Quando nf > ni, a energia absorvida.

2218 11

J 1018.2

if nn

hchE

Limitaes do modelo de Bohr

Pode explicar adequadamente apenas o espectro de linhas do tomo de hidrognio.

Comportamento ondulatrio da matria

Sabendo-se que a luz tem uma natureza de partcula, parece razovel perguntar se a matria tem natureza ondulatria.

Utilizando as equaes de Einstein e de Planck, De Broglie mostrou:

O momento, mv, uma propriedade de partcula, enquanto uma propriedade ondulatria.

De Broglie resumiu os conceitos de ondas e partculas, com efeitos notveis se os objetos so pequenos.

mv

h

O princpio da incerteza

O princpio da incerteza de Heisenberg: na escala de massa de partculas atmicas, no podemos determinar exatamente a posio, a direo do movimento e a velocidade simultaneamente.

Para os eltrons: no podemos determinar seu momento e sua posio simultaneamente.

Se x a incerteza da posio e mv a incerteza do momento, ento:

4

hmvx

Schrdinger props uma equao que contm os termos onda e partcula.

A resoluo da equao leva s funes de onda.

A funo de onda fornece o contorno do orbital eletrnico.

O quadrado da funo de onda fornece a probabilidade de se encontrar o eltron, isto , d a densidade eletrnica para o tomo.

Nmeros qunticos

Se resolvermos a equao de Schrdinger, teremos as funes de onda e as energias para as funes de onda.

Chamamos as funes de onda de orbitais.

A equao de Schrdinger necessita de trs nmeros qunticos:

Nmero quntico principal, n. Este o mesmo n de Bohr. medida que n aumenta, o orbital torna-se maior e o eltron passa mais tempo mais distante do ncleo.

O nmero quntico azimuthal, l (Secundrio). Indica o subnvel em que o eltron est: Significa a subcamada. Esse nmero quntico depende do valor de n. Normalmente utilizamos letras para l (s, p, d e f para l = 0, 1, 2, e 3). Geralmente nos referimos aos orbitais s, p, d e f.

O nmero quntico magntico, ml. Nmero de estados energticos para cada subcamada. Esse nmero quntico depende de l. O nmero quntico magntico tem valores inteiros entre -l e +l. Fornecem a orientao do orbital no espao. S existe um nico estado energtico P existe trs estados energticos D existe cinco estados energticos F existe sete estados energticos.

Na ausncia de um campo magntico externo, os estados dentro de cada subcamada so idnticos, aplicando um campo esses estados da subcamada se separam, cada estado assume uma energia ligeiramente diferente.

Nmero quntico s ou ms, do spin mostra o sentido da rotao do eltron. momento de spin, orientao para cima ou para baixo +1/2 ou -1/2.

Configuraes eletrnicas Princpio da excluso de Pauli maneira de preencher esses estados com eltrons.

Sdio (Z = 11)

Ligaes Interatmicas Primrias

Ligao Inica Ligao Covalente Ligao Metlica

Ligaes Interatmicas Primrias

tomo de metal

tomo de no- metal

Composto inico. Os ons tm a configurao eletrnica de um gs nobre.

Uma ligao inica formada quando um ou mais eltrons so transferidos de um tomo para outro, criando ons positivos e negativos. Quando o sdio e o cloro reagem, um eltron transferido de um tomo de sdio para um tomo de cloro para formar Na+ e Cl-.

Na (Z = 11) 1s2) 2s2, 2p6) 3s1

Cl ( Z = 17) 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

EA = -A/r ER = B/r

n

A ligao covalente envolve o compartilhamento de eltrons de valncia entre tomos. Dois tomos de cloro compartilham de um par de eltrons, um eltron de cada tomo, para formar uma ligao covalente.

Cl ( Z = 17) 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

Cl Cl Cl2 ou Cl - Cl

Frmula de Lewis Molecular Estrutural

Refletir sobre as diferenas nas representaes das estruturas de Lewis para a ligao inica e a covalente. Os eltrons desemparelhados nos reagentes so emparelhados.

O nmero de ligaes covalente possvel para um tomo particular determinado pelo nmero de eltrons de valncia. Para N eltrons de valncia, um tomo pode se ligar de maneira covalente com, no mximo, 8 N outros tomos. Cloro: 8-7 = 1, o tomo de cloro pode se ligar a apenas um outro tomo, como ocorre no Cl2.

possvel a existncia de ligaes interatmicas que so parcialmente inicas e parcialmente covalentes. De fato, poucos compostos exibem ligaes puramente inicas ou covalentes.

Quanto maior a diferena de eletronegatividade, mais inica ser a ligao.

Quanto menor essa diferena maior ser o grau de covalncia.

%carter inico = 1-exp-(0,25)(Xa-Xb)x100

Xa e Xb so as eletronegatividades dos respectivos elementos.

Ligao metlica

Ligaes Secundrias ou Ligaes de Van Der Waals

As ligaes secundrias existem entre virtualmente todos os tomos ou molculas, mas sua presena pode ficar ofuscada se qualquer um dos trs tipos de ligao primria estiver presente.

Movimentos de vibrao constantes, que podem causar distores instantneas e de curta durao nessa simetria, criando pequenos dipolos.

Um dipolo pode ser criado ou induzido em um tomo ou molcula que em condies normais simtrico.

Os momentos de dipolo permanentes existem em algumas molculas devido a um arranjo assimtrico molculas polares.

As molculas polares tambm podem induzir dipolos em molculas apolares adjacentes, e uma ligao ir se formar como resultado das foras atrativas entre as duas molculas.

As foras de van der Waals tambm iro existir entre molculas polares adjacentes.

Ligao de hidrognio um caso especial de ligao entre molculas polares. H-F, H-N ou H-O, o nico eltron do hidrognio compartilhado com o outro tomo.