Espectros Atômicos e Níveis de Energia

Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Instituto de Ciências Exatas
Depto. de Química
Tópicos em Métodos Espectroquímicos
Aula 4 – Estrutura Atômica
Julio C. J. Silva
Juiz de For a, 2013
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
• Mecânica quântica
• Níveis de energia
• Átomos hidrogenóides: H, He+, Li2+, etc.
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
• Série de Balmer (1885)
http://withfriendship.com/user/levis/balmer-series.php
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
• Rydberg
• Constante de Rydberg (R): 3,29 x 1015 Hz
• Balmer, Lyman, Bracket, Paschen, Pfund
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
• Modelo Atômico
http://www.feiradeciencias.com.br/sala23/image23/23_MA03_11.gif
http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/diagrama-energetico-numero-magnetico.jpg
Espectros Atômicos e Níveis de Energia
• Mecânica quântica
• Níveis de energia
• Átomos polieletronicos:
Átomos Polieletrônicos
Átomos Polieletrônicos
• Acoplamento do momento angular
– Acoplamento do momento angular do e- com o
momento angular do orbital  spin + orbita
–J=+s
– Acoplamento Russel-Saunders
Átomos Polieletrônicos
– Acoplamento Russel-Saunders
Estrutura Atômica
• Números quânticos
– Principal (n): 2n2 (número máximo de e- que pode
existir em uma camada)
– Momento angular orbital (): simetria
– Número quântico interno (j) :  ± ½
– Na (Z = 11 e- )
Estrutura Atômica
 = hc/
~
~
1/ = k - j
~
~
k - j = 1/hc . (Ek – Ej)
• Emissão espontânea
• Emissão Induzida
• Absorção de radiação
Estrutura Atômica
• Transições espectrais  regras de seleção
– n = 1,2,3,...n
–  = ± 1
– Linhas espectrais  Multipletos
– Estrutura fina  Divisão dos níveis de energia
Estrutura Atômica
Estrutura Atômica
• Para o Na (Z = 11)
– Camada de valência: 3s1
–S=½
– Estados de valência possíveis  2S + 1
– Notação: n(2s + 1)(j =  ± ½)
• Para o Na (Z = 11)
– Notação: n(2s + 1)(j =  ± ½)
– Resolvendo: Na  32S½  Multiplicidade = 2
– Resolver para L = S, P, D, F...
Estrutura Atômica
• Valores determinados experimentalmente 
Espectroscopia
– Espectro de absorção
– Espectro de emissão
– Espectro de fluorescência
• Seleção da linha espectral
– Diagrama Grotriano
Estrutura Atômica
• Seleção da linha espectral
– Elétron de valência: 32S½
– Transições possíveis: 2P½ e 2P3/2
– Regra de seleção  = ± 1
– 32S½  32P½ (589,6 nm)
– 32S½  32P3/2 (588,0 nm)
– 32S½  42P½ (330,3 nm)
– 32S½  42P3/2 (330,2 nm)
– 32S½  n2P ½ ; 3/2
Linha de ressonância
Estrutura Atômica
Estrutura Atômica
• Equilíbrio térmico
– Volume de absorção/observação
– Energia de dissociação
• Equilíbrio Térmico
– Distribuição de Maxwell
– Energia de ligação
Estrutura Atômica
– Distribuição de Maxwell
Estrutura Atômica
– Lei da ação das massas:
Referências
- Faria, L.C. Notas de Aula. Instituto de Química. UFG. 1995.
- D. A. SKOOG, F. J. HOLLER e T. A. NIEMAN – Princípios de Análise
Instrumental, 5a ed., Saunders, 2002.
- Junior, I.M.R. Notas de Aula. Instituto de Química. Unicamp. 2003.
- James N. Miller & Jane C. Miller. Statistics and Chemometrics for Analytical
Chemistry, fourth edition. Person Education.
- A. I. VOGEL - Análise Analítica Quantitativa, LTC, 6ª ed., Rio de Janeiro.
- D. A. SKOOG, D. M. WEST e F. J. HOLLER – Fundamentals of Analytical
Chemistry, 6a ed., Saunders, 1991.
- Galen W. Ewing. Métodos Instrumentais de Análise Química (Volume 1).
Editora Edgard Blücher/Ed. da Universida