O átomo de Rutherford

Transcrição

1 O átomo de Rutherford Elétrons orbitando o núcleo F Elétrica F Centrifúga Quando uma carga elétrica muda de velocidade ou direção, ela deve irradiar energia.

2 Radiação Eletromagnética É o produto de campos elétricos e magnéticos oscilantes. Se propagam no vácuo a 3, m/s (c)

3 Radiação Eletromagnética Experimento de Young (1801)

4 Radiação Eletromagnética Espectro eletromagnético

5 Radiação Eletromagnética Radiações Térmicas Lei de Wein T máx c 5 C Segunda constante de radiação (1, K m)

6 Radiação Eletromagnética Radiações Térmicas máx 490 nm T 5877 K máx 1,05 nm T,74 K

7 Radiação Eletromagnética Radiação de Corpo Negro Lei de Rayleigth-Jeans Intensidade 4 T

8 Radiação Eletromagnética Radiação de Corpo Negro A teoria clássica diferia para baixos comprimentos de onda Qualquer corpo quente emitiria uma grande quantidade de radiação UV.

9 Prelúdio da Teoria Quântica Efeito Fotoelétrico Nenhum elétron é ejetado até que a radiação tenha frequência acima de um determinado valor; Os elétrons são ejetados imediatamente, por menor que seja a intensidade da radiação; A E c dos elétrons ejetados aumenta linearmente com a frequência da radiação.

10 Prelúdio da Teoria Quântica Efeito Fotoelétrico E C h W

11 Prelúdio da Teoria Quântica Dualidade onda-partícula O comprimento de onda associado à onda da partícula é inversamente proporcional ao momento linear da partícula. Louis de Broglie h p

12 Prelúdio da Teoria Quântica Dualidade onda-partícula - Difração de Elétrons Experimento de Davisson e Germer (195)

13 Prelúdio da Teoria Quântica Espectros Atômicos Sódio Potássio ~ R H 1 1 [ J ] n R 18 H,1810 J n = 3, 4, 5,

14 Prelúdio da Teoria Quântica Espectros Atômicos n = n = 1 n = 3 n = 4 ~ 1 1 R H n n1

15 O átomo de Bohr Postulados 1. Um elétron não emite energia enquanto permanece na mesma órbita circular;. Ao mudar de órbita o elétron emite, ou absorve energia ao se aproximar ou se afastar do núcleo, respectivamente; 3. Para permancer em uma órbita a força de atração eletrostática e-n deve ser igual a força centrífuga.

16 O átomo de Bohr Espectros Atômicos 4 4 ~ Z e m 1 1 e 8 h 3 c 0 n n i f

17 O átomo de Bohr - Limitações Algumas linhas do espectro do hidrogênio são compostas por várias linhas juntas (espectrômetros de alta resolução) Orbitas elípticas (Sommerfield) Em cada camada (n) há uma órbita circular e (n 1) órbitas elípticas Número Quântico Secundário () Principal (n) Secundário () ou ou 1 ou 4 0 ou 1 ou ou 3 Orbitais s, p, d, f

18 O átomo de Bohr - Limitações Princípio da Incerteza (Heisenberg) Quanto mais exatamente pudermos determinar a posição de um elétron, tanto menor será a exatidão com que poderemos determinar sua velocidade, ou vice-versa. xp Estime a incerteza mínima na posição de uma bola de gude de massa 1,0 g, sabendo que sua velocidade é conhecida no intervalo de ±1,0 mm/s.

19 O átomo de Bohr - Limitações Princípio da Incerteza (Heisenberg) Quanto mais exatamente pudermos determinar a posição de um elétron, tanto menor será a exatidão com que poderemos determinar sua velocidade, ou vice-versa. xp Estime a incerteza mínima na velocidade de um elétron confinado em um átomo ( r = 100 pm).

20 Natureza dual da matéria A luz apresenta comportamento de onda (difração) e de partícula (efeito fotoelétrico); Os elétrons apresentam comportamento de partícula (raios catódicos) e de onda (difração).

21 Natureza dual da matéria Esquecer o movimento em trajetórias (visão clássica) Considerar o movimento ondulatório: Uma partícula se propaga através do espaço como uma onda

22 Função de Onda Interpretação de Copenhagen 1 A função de onda é uma descrição completa da partícula-onda. Qualquer informação que não possa ser derivada de Ψ não existe. Quando uma medida é realizada na partícula-onda, sua Ψ colapsa. *No caso do momento, um pacote de onda é feito por várias ondas, cada uma delas com seu próprio momento. A medição reduz o pacote a uma única onda com um único momento. 3 Se duas propriedades estão relacionadas por uma relação de incerteza, nenhuma medida pode determiná-las simultaneamente com uma precisão maior do que a relação de incerteza permite.

23 Função de Onda Interpretação de Copenhagen O gato de Schrödinger Quando uma medida é realizada na partícula-onda, sua Ψ colapsa.

24 Função de Onda Partícula na caixa n (x) n (x)

25 r Ze sen sen sen r r r mr H ) (4 1 1 ˆ 0,,,,,, ˆ r E r r H,,, Y r R r l m l m n l l n r l l 0 O átomo de hidrogênio Coordenadas esféricas

26 O átomo de hidrogênio Nestas condições, a energia é quantizada, na forma: n e Z m E n ] [ J n Z 10,18 E -18 ionização ] [ J n n 10,18 E E n n e m E E

27 Funções radiais =Zr/a o

28 Gráficos das funções radiais

29 Gráfico das densidades de probabilidade radiais r 4r r,,

30 Representação dos orbitais s

31 Harmônicos esféricos: l ml Ylm

32 Funções de onda (orbitais)

33 Representação dos orbitais p

34 Representação dos orbitais d

35 Representação dos orbitais f

36 Momento angular orbital

37 Desgenerescência E n=3 l=0 l=1 l= n= l=0 l=1 n=1 l=0 E 1 m n Z e 4

38 Penetração