Aula 5 - Números Quânticos

Números Quânticos Prof. Luiz Fernando Brum Malta Profa. Rosa Cristina Dias Peres Química Geral Instituto de Química/UFRJ Funções radiais para o átomo de hidrogênio Orbital 1s -> R(r) = 2(Z/a0) e-Z*r/a0 Adaptado de: W.G. Richards, P.R. Scott, Energy Levels in Atoms and Molecules, Oxford University Press Funções radiais para o átomo de hidrogênio Orbital 2s -> R(r) = (Z/a0)3/2(2-(Z*r/a0))e-Z*r/2a0 Adaptado de: W.G. Richards, P.R. Scott, Energy Levels in Atoms and Molecules, Oxford University Press Funções radiais para o átomo de hidrogênio Orbital 2p -> R(r) = (1/3)1/2(Z/a0)3/2(Z*r/a0)e-Z*r/2a0 Adaptado de: W.G. Richards, P.R. Scott, Energy Levels in Atoms and Molecules, Oxford University Press Função densidade de probabilidade (4pr2R2) Probabilidade de se encontrar o elétron em determinada região ao redor do núcleo Orbital 1s 4pr2R2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Função densidade de probabilidade (4pr2R2) Probabilidade de se encontrar o elétron em determinada região ao redor do núcleo Orbital 1s 4pr2R2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill a Função densidade de probabilidade (4pr2R2) Probabilidade de se encontrar o elétron em determinada região ao redor do núcleo Orbital 1s 4pr2R2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill a Função densidade de probabilidade (4pr2R2) Probabilidade de se encontrar o elétron em determinada região ao redor do núcleo Orbital 1s 4pr2R2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill a b Função densidade de probabilidade (4pr2R2) Probabilidade de se encontrar o elétron em determinada região ao redor do núcleo Orbital 1s 4pr2R2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill a b Y = fn(n, l, ml, ms) n é o número quântico principal n = 1, 2, 3, 4, …. Níveis de energia Energia do elétron En=-Rhc/n2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Y = fn(n, l, ml, ms) n é o número quântico principal n = 1, 2, 3, 4, …. Distância mais provavel do elétron ao núcleo Níveis de energia Energia do elétron En=-Rhc/n2 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Funções angulares para o átomo de hidrogênio Orbital s -> Q(q)=(1/(4p))1/2 Orbital p -> Q(q)=(3/(4p))1/2cosq Orbital d-> Q(q)=(15/(16p))1/2(sen2q) Funções angulares para o átomo de hidrogênio Orbital s -> Q(q)=(1/(4p))1/2 Orbital p -> Q(q)=(3/(4p))1/2cosq Orbital d-> Q(q)=(15/(16p))1/2(sen2q) Adaptado de: J. E. Huheey, E.A. Keiter, R. L. Keiter Inorganic Chemistry – Principles of Structure and Reactivity, 4th edition, Harper Collins Funções angulares para o átomo de hidrogênio Orbital s -> Q(q)=(1/(4p))1/2 Orbital p -> Q(q)=(3/(4p))1/2cosq Orbital d-> Q(q)=(15/(16p))1/2(sen2q) Adaptado de: J. E. Huheey, E.A. Keiter, R. L. Keiter Inorganic Chemistry – Principles of Structure and Reactivity, 4th edition, Harper Collins Funções angulares para o átomo de hidrogênio Orbital s -> Q(q)=(1/(4p))1/2 Orbital p -> Q(q)=(3/(4p))1/2cosq Orbital d-> Q(q)=(15/(16p))1/2(sen2q) Adaptado de: J. E. Huheey, E.A. Keiter, R. L. Keiter Inorganic Chemistry – Principles of Structure and Reactivity, 4th edition, Harper Collins Y = fn(n, l, ml, ms) l é número quântico de momento angular Para determinado valor de n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1 n = 1, l = 0 n = 2, l = 0 ou 1 n = 3, l = 0, 1, ou 2 l = 0 s orbital l = 1 p orbital l = 2 d orbital l = 3 f orbital Momento angular orbital L=(l(l+1))1/2h/2p Y = fn(n, l, ml, ms) l é número quântico de momento angular Para determinado valor de n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1 n = 1, l = 0 n = 2, l = 0 ou 1 n = 3, l = 0, 1, ou 2 l = 0 s orbital l = 1 p orbital l = 2 d orbital l = 3 f orbital “Forma” da onda elétron Momento angular orbital L=(l(l+1))1/2h/2p Orbital s l=0 Orbital p l=1 Orbital d l=2 Adaptado de: J. E. Huheey, E.A. Keiter, R. L. Keiter Inorganic Chemistry – Principles of Structure and Reactivity, 4th edition, Harper Collins Y = fn(n, l, ml, ms) ml é o número quântico magnético Para determinado valor de l ml = -l, …., 0, …. +l se l = 1 (p orbital), ml = -1, 0, ou 1 se l = 2 (d orbital), ml = -2, -1, 0, 1, ou 2 Componente do momento angular em direção específica ML=mlh/2p Y = fn(n, l, ml, ms) ml é o número quântico magnético Para determinado valor de l ml = -l, …., 0, …. +l se l = 1 (p orbital), ml = -1, 0, ou 1 se l = 2 (d orbital), ml = -2, -1, 0, 1, ou 2 Orientação do orbital no espaço Componente do momento angular em direção específica ML=mlh/2p ml = +1 ml = -1 ml = 0 ml = -2 ml = 0 ml = 2 ml = 1 ml = -1 Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Experimento Stern-Gerlach Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Y = fn(n, l, ml, ms) ms é o número quântico de spin ms = +½ ou -½ Momento angular de spin s=(ms(ms+1))1/2h/2p Y = fn(n, l, ml, ms) ms é o número quântico de spin ms = +½ ou -½ ms =+½ ms = -½ Momento angular de spin s=(ms(ms+1))1/2h/2p Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Paramagnetico Elétrons desemparelhados Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Paramagnetico Elétrons desemparelhados Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Diamagnetico Todos os elétrons emparelhados Distribuição eletrônica l Regra de Hund: A configuração eletrônica mais estável para orbitais de uma mesma subcamada é aquela em que existe o maior número possível de elétrons com spins paralelos (não emparelhados). Distribuição eletrônica l Regra de Hund: A configuração eletrônica mais estável para orbitais de uma mesma subcamada é aquela em que existe o maior número possível de elétrons com spins paralelos (não emparelhados). Distribuição eletrônica l Regra de Hund: A configuração eletrônica mais estável para orbitais de uma mesma subcamada é aquela em que existe o maior número possível de elétrons com spins paralelos (não emparelhados). l Princípio da exclusão de Pauli: Dois elétrons não podem ter os mesmos quatro números quânticos em qualquer átomo Distribuição eletrônica l Regra de Hund: A configuração eletrônica mais estável para orbitais de uma mesma subcamada é aquela em que existe o maior número possível de elétrons com spins paralelos (não emparelhados). l Princípio da exclusão de Pauli: Dois elétrons não podem ter os mesmos quatro números quânticos em qualquer átomo Distribuição eletrônica l Regra de Hund: A configuração eletrônica mais estável para orbitais de uma mesma subcamada é aquela em que existe o maior número possível de elétrons com spins paralelos (não emparelhados). l Princípio da exclusão de Pauli: Dois elétrons não podem ter os mesmos quatro números quânticos em qualquer átomo l Princípio de Aufbau (Preenchimento): Preenchimento elétron a elétron se dá iniciando-se pelos níveis e subníveis de menor energia (isto é mais próximos do núcleo). Energia dos orbitais no átomo multi-eletrônico Distribuição eletrônica Princípio de Aufbau Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill Energia dos orbitais no átomo multi-eletrônico Distribuição eletrônica Princípio de Aufbau Adaptado de : Raymond Chang, Química Geral-Conceitos Essenciais, 1ª edição, McGrawHill