6: Estrutura eletrônica e propriedades periódicas
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O estudo da química deve, em algum momento, se estender ao nível molecular, pois as propriedades físicas e químicas de uma substância são, em última análise, explicadas em termos da estrutura e ligação das moléculas. Este módulo apresenta alguns fatos e princípios básicos que são necessários para uma discussão sobre moléculas orgânicas.
- 6.2: Energia eletromagnética
- A luz e outras formas de radiação eletromagnética se movem através de um vácuo com uma velocidade constante, c. Essa radiação mostra um comportamento ondulatório, que pode ser caracterizado por uma frequência, ¾, e um comprimento de onda, λ, tal que c = λ. A luz é um exemplo de onda viajante. Outros fenômenos ondulatórios importantes incluem ondas estacionárias, oscilações periódicas e vibrações. As ondas estacionárias exibem quantização, uma vez que seus comprimentos de onda são limitados a múltiplos inteiros discretos de alguns comprimentos característicos.
- 6.3: O modelo de Bohr
- Bohr incorporou as ideias de quantização de Planck e Einstein em um modelo do átomo de hidrogênio que resolveu o paradoxo da estabilidade do átomo e dos espectros discretos. O modelo de Bohr do átomo de hidrogênio explica a conexão entre a quantização de fótons e a emissão quantizada dos átomos. Bohr descreveu o átomo de hidrogênio em termos de um elétron se movendo em uma órbita circular em torno de um núcleo. Ele postulou que o elétron estava restrito a certas órbitas caracterizadas por energias discretas.
- 6.4: Desenvolvimento da Teoria Quântica
- Objetos macroscópicos agem como partículas. Objetos microscópicos (como elétrons) têm propriedades tanto de uma partícula quanto de uma onda, mas suas trajetórias exatas não podem ser determinadas. O modelo de mecânica quântica dos átomos descreve a posição 3D do elétron de forma probabilística de acordo com uma função matemática chamada função de onda, frequentemente denotada como. A magnitude quadrada da função de onda descreve a distribuição da probabilidade de encontrar o elétron em uma região específica em
- 6.5: Estrutura eletrônica dos átomos (configurações eletrônicas)
- A energia relativa das subcamadas determina a ordem na qual os orbitais atômicos são preenchidos. As configurações eletrônicas e os diagramas orbitais podem ser determinados aplicando o princípio de exclusão de Pauli (dois elétrons não podem ter o mesmo conjunto de quatro números quânticos) e a regra de Hund (sempre que possível, os elétrons retêm spins não pareados em orbitais degenerados). Os elétrons nos orbitais mais externos, chamados elétrons de valência, são responsáveis pela maior parte do comportamento químico dos elementos.
- 6.6: Variações periódicas nas propriedades do elemento
- As configurações eletrônicas nos permitem entender muitas tendências periódicas. O raio covalente aumenta à medida que descemos um grupo porque o nível n (tamanho orbital) aumenta. O raio covalente diminui principalmente à medida que nos movemos da esquerda para a direita ao longo de um período, porque a carga nuclear efetiva experimentada pelos elétrons aumenta e os elétrons são puxados mais para o núcleo. Os raios aniônicos são maiores que o átomo original, enquanto os raios catiônicos são menores.
- 6.10: Exercícios
- Estes são exercícios de lição de casa para acompanhar o mapa de texto criado para “Química” pela OpenStax. Bancos de perguntas complementares de Química Geral podem ser encontrados em outros mapas de texto e podem ser acessados aqui. Além dessas perguntas publicamente disponíveis, o acesso ao banco de problemas privado para uso em exames e trabalhos de casa está disponível para o corpo docente apenas individualmente; entre em contato com Delmar Larsen para obter uma conta com permissão de acesso.