Apresentação do PowerPoint

11/04/2015
Noções básicas de quântica
Prof. Ms. Vanderlei Inácio de Paula
Noções de quântica
• O professor recomenda:
Estude pelos seguintes livros/páginas sobre a Ligações
químicas e faça os exercícios!
Shriver Ed 3.
Cap.3
p. 87-138
Shriver Ed 4
Cap.2
p.80-150
Atkins & Jones
Cap. 1
p. 135-172
Brown Cap. 6
p. 182-206
Lee Cap. 1
p. 1-15
Mahan Cap.10
p. 266-303
Russel v1 Cap.6
p. 242-294
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Noções introdutórias para mecânica quântica:
• As figuras apresentam algo em comum?
Se sua resposta foi LUZ...
• A luz é uma radiação eletromagnética, igual modo se tem as
ondas de rádio, microondas, celular, raios X e outros.
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ONDAS:
Olhe as ondas do mar...
Elas se repetem em um intervalo
de tempo e possuem distância
entre elas...
A repetição de uma onda é chamado de ciclo. Quando o ciclo
de uma onda está associado a unidade de tempo se tem a
freqüência,  (letra grega ni). Assim um ciclo por segundo
também pode ser conhecido por 1 Hz (hertz, unidade de
freqüência).
Comprimento de onda ():
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Comprimento de onda:
• O comprimento de onda,  (letra grega lambda) é a
distância entre pico a pico.
• Os comprimentos de onda da luz visível são próximos a
500nm. Os olhos do ser humano enxergam comprimentos
de onda da ordem de 700 nm (luz vermelha) até 400 nm
(luz violeta).
nm = nanometro 1 nm= 10-9m
Velocidade da Luz:
• A velocidade da luz, c, é considerada sendo 3,00x108 m/s.
• O comprimento de onda e a freqüência estão relacionados
com a velocidade da luz, como pode ser visto pela equação
abaixo:
Assim é possível determinar o
=
c

comprimento de onda a partir
da freqüência e vice e versa.
 = comprimemnto de onda.
c = velocidade da luz.
 = freqüência.
A luz azul possui freqüência de 6,4x1014 Hz, o comprimento de onda é...
=
c

=
8
-1
3,0 x 10 m.s
14
6,4 x 10
-1
s
= 4,7 x 10
-7
m
-8
47 x 10 m
-9
470 x 10 m
= 470 nm
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Tabela:
Exercício-1:
• Qual o comprimento de onda da luz verde
emitida de um poste abaixo?
=
c

8
= 5,7 x 10
-1
3,0 x 10 m.s
14
-1
s
= 5,26 x 10
-7
m
-8
52,6 x 10 m
526 nm
-9
526 x 10 m
Freqüência da luz verde: 5,7x 1014 Hz
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Exercício-2:
• A solução violeta de permanganato de potássio (KMnO4)
reage com sulfito de sódio (Na2SO3), formando uma
solução verde de manganato de potássio (K2MnO4).
Durante o processo visualiza indicio de um produto
intermediário. Se a reação fosse monitorada por
espectroscopia, quais os possíveis comprimentos de onda
que seriam encontrados?
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Luz
= 10 Hz
Violeta
7,1
Azul
6,4
Verde
5,7
Amarelo
5,2
Laranja
4,8
Vermelho
4,3
Resolução-2:
• Luz violeta = freqüência de 7,1 x 1014 Hz
c
= =

8
-1
3,0 x 10 m.s
14
7,1 x 10
-1
s
= 4,22 x 10
-9
-7
m 422 x 10 m
-8
= 422 nm
42,2 x 10 m
• Luz azul = freqüência de 6,4 x 1014 Hz
c
= =

8
-1
3,0 x 10 m.s
14
6,4 x 10
-1
s
= 4,7 x 10
-7
m
47 x 10 m
-8
-9
470 x 10 m
= 470 nm
• Luz verde = freqüência de 5,7 x 1014 Hz
3,0 x 10 m.s
c
 = = 5,7 x 10 s =5,26 x 10 m 526 x 10 m = 526 nm

52,6 x 10 m
8
14
-1
-1
-7
-9
-8
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Energia:
Ao lado tem se um sistema elétrico de
aquecimento.
Você colocaria a sua mão sob este
sistema???
A coloração do sistema elétrico é uma evidência que o sistema
deve estar bem quente...
Pode se concluir que a energia possui relação com as cores, ou
melhor com o comprimento de onda da luz.
Energia:
O gráfico ao lado indica a radiação emitida de
um corpo em aquecimento em função do
comprimento de onda.
Quanto menor comprimento de onda mais
energético é a energia liberada pelo sistema.
Se aquecer um prego de ferro à 100°C
ocorrerá mudança aparente de coloração?
A mudança de cor é continua, ou seja, a
cada variação de temperatura apresentará
uma cor diferente?
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Energia:
Se um garoto jogar uma bola de futebol contra
uma vidraça, muito provável que ocorrerá um
estrago. Se o garoto jogar uma bola de pingue
pongue provável que não ocorra a ruptura da
vidraça.
A analogia que se pode fazer é que a a quebra da
vidraça depende da energia, a emissão de energia
de um material também depende de um limiar.
A troca de energia entre matéria e a radiação
ocorre em quanta, ou pacotes de energia. Idéia
defendida por Max Planck.
Energia quantizada
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Energia:
• A energia pode ser relacionada com a
freqüência:
E = h
E = energia
h = constante de Planck 6,63 x 10-36 J.s
 = freqüência
Para justificar essa equação
pode se usar o efeito
fotoelétrico, ou seja, ejeção
de elétrons de um metal
quando a superfície é
exposta a luz.
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Exercícios-3:
• Calcule a energia de cada fóton da luz azul
sabendo que a freqüência é 6,4 x 1014 Hz.
• Use h = 6,63 x 10-34
E= h.v  6,63 x 10-34 x 6,4 x 1014 = 4,2 x 10-19
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Exercício-4:
• Quanta energia tem um fóton de luz amarela
cuja freqüência é 5,2 x 1014 Hz?
E= h.v  6,63 x 10-34 x 5,2 x 1014 = 3,4 x 10-19
Exercício-5:
Em 1,0s, uma lâmpada de mesa de 100W (ou 100 J.s-1)
emite 25 J de sua energia na forma de luz amarela de
comprimento de onda 580nm. O resto de sua energia é
emitido como luz de diferentes cores e como radiação
infravermelha. Quantos fótons de luz amarela são
gerados pela lâmpada em 1,0s?
=
c

= c

Efóton= h
Número de Fótons
Efóton= h c

= EE
total
fóton
=E
total
hc

ou
E total
hc
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Exercício-5:
Em 1,0s, uma lâmpada de mesa de 100W (ou 100 J.s-1) emite 25 J
de sua energia na forma de luz amarela de comprimento de onda
580nm. O resto de sua energia é emitido como luz de diferentes
cores e como radiação infravermelha. Quantos fótons de luz
amarela são gerados pela lâmpada em 1,0s?
=
= c

c

Efóton= h
Número de Fótons
E total
hc
Efóton= h c

= EE
total
fóton
=E
total
hc

ou
E total
hc
-7
J x 5,80 10 m
7,3 x 1021
= 6,63 x2510-36
-1 =
J.s x 3,0 x 108m.s
O princípio da incerteza:
• Dualidade entre partícula e onda...
-Partícula possui trajetória definida.
-Ondas não há trajetória definida.
-Eliminação da possibilidade de descrever a localização
se o momento linear é conhecido como Princípio da
incerteza de Heisenberg.
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As funções de onda e níveis de energia
• Erwin Schrödinger, teoria de função de onda.

= probabilidade de encontrar um elétron.
(letra grega, psi)
2=
densidade da probabilidade, ou seja,
região do espaço com maior tendência a
encontrar um elétron.
Probabilidades:
1s
2s
3s
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Probabilidades:
px
py
pz
Probabilidades:
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Transição eletrônica:
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Espectro de emissão do hidrogênio
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Espectro de Absorção UV-Vis
Cotidiano:
Os átomos energeticamente excitados, íons,
e moléculas gerados por colisões com
elétrons emitem energia de comprimentos
de onda característicos quando eles se
decaem de estado graus de estado. Os íons
de O2+ emitem uma luz vermelha ao redor
630 nm; os íons N2+ emitem violeta e luz
azul a 391.4 nm e 470.0 nm; e átomos de O
emitem uma luz amarelo-esverdeado a
557.7 nm e uma luz vermelha intensa a
630.0 nm.
Calcule a freqüência dos comprimentos de onda citados.
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Pensando...
O dicromato de potássio, K2Cr2O7, é um forte agente
oxidante de coloração laranja, na presença de íons
cloreto, Cl-, ocorre a reação representada abaixo e a
solução se transforma em verde escuro, indicando a
presença de íons Cr3+.
Quais os valores que poderiam ser
observados pela espectroscopia do
ultravioleta na região do visível?
Orbitais Atômicos
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