O que acontece com o elétron quando ele ganha energia no meio externo?

O núcleo localiza-se no centro do átomo e é uma região compacta, maciça e muito densa, embora não seja indivisível.
A eletrosfera é uma região imensa em relação ao núcleo e de densidade muito baixa (rarefeita); isso significa que bem maior que a maior parte do átomo é um grande vazio.

Isóbaros
Possuem o mesmo número de massa, mas suas propriedades físicas e químicas são diferentes.

Ar (A = 40, Z = 18 e n = 22)
K (A = 40, Z = 19 e n = 21)
Ca (A = 40, Z = 20 e n = 20)

Isotonos
Possuem o mesmo número de nêutrons, mas suas propriedades físicas e químicas são diferentes.

Si (A = 30, Z = 14 e n = 16)
P (A = 31, Z = 15 e n = 16)
S (A = 32, Z = 16 e n = 16)
Todo átomo possui o mesmo número de prótons e de elétrons; portanto, todo átomo é eletricamente neutro.
O íon é formado quando um átomo, ou um grupo de átomos, ganha ou perde elétrons.

Conceitos de nível, subnível, orbitais e spins
Níveis de energia são regiões determinadas ao redor do núcleo atômico onde o elétron pode se movimentar sem perder nem ganhar energia (e, portanto, sem “cair” no núcleo como previa a teoria clássica).

Quando um elétron que ocupa um determinado nível energético recebe energia externa, ele absorve essa energia e salta para um outro nível mais energético; neste caso dizemos que o átomo se encontra no estado ativado. Ao cessar o fornecimento de energia, o elétron volta ao seu nível que ocupava (menos energético) e libera o a energia que havia absorvido na forma de luz. Nesse caso, ou quando não há fornecimento de energia e os elétrons se mantêm naturalmente num estado de mínima energia possível, dizemos que o átomo se encontra no estado fundamental.

Esses níveis de energia, também denominados camadas eletrônicas, são denominados por um número quântico principal n que assume valores de 1 a 7 – ou pelas letras maiúsculas K, L, M, N, O, P e Q.
O número máximo de elétron por camada pode ser determinado pela fórmula 2 . n².
A letra n na equação de Rydberg representa o número quântico do nível.

 

Subníveis
A idéia dos subníveis de energia foi decorrente da utilização de espectroscópios mais potentes.
O subnível de energia está relacionado ao movimento que o elétron descreve ao redor do núcleo e fornece a sua energia cinética.
Os átomos conhecidos, com número atômico de 1 até 118, no estado fundamental, possuem apenas 4 tipos de subníveis ocupados por elétrons, representados pelas letras s, p, d e f (de nomes em inglês).

s vem de sharp: indica linhas nítidas, brilhantes.
p vem de principal: indica linhas principais.
d vem de diffuse: indica linhas difusas.
f vem de fine: indica linhas finas.

Os demais subníveis, que seriam ocupados por átomos com z ≥ 121 ou no estado ativado, são indicados pelas letras seguintes do alfabeto: g, h, i...

Principio da incerteza

O físico alemão Werner Karl Heisenberg, lançou as bases da mecânica quântica por meio de um raciocínio muito simples.
 Não é possível determinar ao mesmo tempo a posição e a velocidade do elétron.
Logo, não é possível saber a trajetória do elétron como previa Bohr. É possível apenas deduzir matematicamente quais regiões onde a probabilidade de encontrar o elétron é máxima. Essas regiões são denominadas orbitais.

Spin

Em 1861 foi estabelecida a relação existente entre carga elétrica e magnetismo, pelo físico escocês James Clerk Maxwell.
 Cada vez que uma carga elétrica se movimenta, cria-se nas imediações um campo magnético.
Spins paralelos: os dois campos magnéticos se orientam no mesmo sentido.
Spins antiparalelos: os dois campos magnéticos se orientam em sentidos oposto.
Um orbital pode conter no Maximo 2 elétrons, desde que possuam spins opostos.

Índice

Introdução

O modelo atômico de Bohr foi proposto por Niels Bohr, em 1913, e relaciona a distribuição dos elétrons na eletrosfera com a sua quantidade de energia.

Esse modelotambém conhecido como modelo quântico, é baseado na teoria quântica de Max Planck, que diz que a energia é liberada na forma de “pacotes”, não na forma contínua. Esses “pacotes” de energia ficaram conhecidos como quantum de energia.

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Postulados de Bohr

Os postulados de Bohr são os seguintes:

  • Os elétrons percorrem órbitas circulares ao redor do núcleo, denominadas órbitas estacionárias.
  • Cada órbita circular apresenta uma energia constante. Logo, os elétrons não absorvem nem emitem energia ao descreverem uma órbita estacionária.
  • Os elétrons são capazes de ocupar apenas os níveis que contêm uma certa quantidade bem definida de energia (quantum), levando em conta valores exatos de energia de acordo com a órbita estacionária na qual se encontram. Os elétrons não possuiriam, portanto, a capacidade de ocupar estados intermediários de energia.
  • Os elétrons localizados em órbitas mais afastadas do núcleo possuiriam maiores valores de energia.
  • Ao absorver certa quantidade de energia, o elétron deve saltar para uma órbita mais energética. Ao retornar à sua órbita original, o elétron libera o mesmo valor de energia que foi absorvido no salto quântico. A liberação de energia, conhecida como fóton, ocorre na forma de luz de cor bem definida, ou de outro tipo de radiação eletromagnética, como a ultravioleta (UV) ou os raios X. Essa energia apresenta um valor idêntico à diferença de energia entre as órbitas circulares em questão.A figura a seguir relaciona as órbitas circulares, ou níveis de energia, com a energia liberada ou absorvida para a realização do salto quântico.

modelo atômico de Bohr determinou que cada uma das órbitas circulares permitidas para os elétrons seria referente a um determinado nível de energia. O elemento químico que apresentasse a maior quantidade de elétrons teria seus elétrons distribuídos em 7 níveis de energia (n) = 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Os níveis de energia, conhecidos também como camadas eletrônicas, podem ser representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

As principais limitações do modelo de Bohr são:

  • Esse modelo funciona apenas para átomos que possuem um único elétron, denominados “hidrogenóides”;
  • O modelo de Bohr não é capaz de explicar a estrutura fina das linhas espectrais;
  • Além disso, também não consegue explicar como ocorre a ligação dos átomos para formar moléculas.

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Aplicação do Modelo Atômico de Bohr

É muito comum a utilização de fogos de artifício durantes jogos ou festas de fim de ano. Esses fogos funcionam segundo os princípios da quântica.

O que acontece com o elétron quando ele ganha energia no meio externo?

De acordo com a teoria de Bohr, quando um átomo recebe energia, seu elétron passa para um nível de energia maior, permanecendo em um estado excitado. Ao retornar à sua órbita original, o elétron deve liberar a energia absorvida na forma de luz no espectro visível, denominada fóton. Cada elemento químico terá órbitas com diferentes valores de níveis de energia. Portanto, o fóton de energia liberado será característico para cada substância. Logo, cada elemento apresentará sua própria cor ao emitir energia.

Por exemplo, se utilizarmos o oxalato de estrôncio (\(SrC_2O_4\)) ou o nitrato de estrôncio (\(Sr(NO_3)_2\)), será formado o íon \(Sn^{2+}\), que terá uma coloração avermelhada. Já se utilizarmos o cloreto de cobre (\(CuCl_2\)), ou o nitrato de cobre (\(NH_4Cu(NO_3)_3\)), será formado o íon \(Cu^{2+}\), que apresentará cor verde ou azul.

A tabela abaixo mostra as cores que os elementos químicos apresentam quando sofrem excitação por uma chama:

Elemento químico Cor característica
Arsênio Azul
Sódio Amarelo
Potássio Azul ou púrpura
Estrôncio Vermelho
Magnésio Branco ou prata
Lítio Vermelho ou magenta (“rosa choque”)
Bário Verde
Ferro Dourado
Cálcio Amarelo
Alumínio Branco
Cobre Verde

Outra aplicação do modelo quântico que vemos sempre que saímos nas ruas, principalmente à noite, são os letreiros luminosos, usados em publicidade. Neles, é mais empregado o gás neônio (Ne).

Os letreiros luminosos apresentam funcionamento muito parecido ao da lâmpada fluorescente, isto é, quando seus elétrons são excitados e retornam ao nível energético de origem, ocorre a liberação de energia na forma de luz. As diversas cores e tonalidades que existem estão relacionadas com a diferença de potencial, a pressão do gás e a sua composição. Por exemplo:

Ne puro → luz vermelha

Ne + Hg → luz azul

Ne + \(CO_2\) → luz violeta

Exercício de fixação

UFPI

O modelo atômico de Böhr afirma que:

A átomos de um mesmo elemento possuem mesmo número de prótons.

B existem diversas espécies de átomos.

C o átomo é uma minúscula esfera maciça.

D os elétrons ocupam níveis discretos de energia.

E o átomo possui uma região central, minúscula, de carga positiva.

O que acontece com o elétron quando ele ganha energia do meio externo?

Quando um desses elétrons recebe energia (como por meio do calor), ele salta de uma órbita de menor energia para uma órbita de maior energia, ficando em um estado excitado.

Que acontece quando um elétron recebe energia?

De acordo com a teoria de Bohr, quando um átomo recebe energia, seu elétron passa para um nível de energia maior, permanecendo em um estado excitado. Ao retornar à sua órbita original, o elétron deve liberar a energia absorvida na forma de luz no espectro visível, denominada fóton.

Quando um elétron salta de uma camada mais externa?

Quando um elétron salta para uma camada mais externa ele absorve energia. A energia emitida é em forma de luz. Chamamos essa energia de “quantum” de energia. O “quantum” também é chamado de fóton.

O que acontece com um elétron quando ele se move em uma órbita estacionária?

De acordo com Niels Bohr, os elétrons giram em torno do núcleo do átomo, que está em repouso, em órbitas circulares especiais chamadas de órbitas estacionárias. Esses elétrons ao receberem uma energia externa (fótons) armazenam esse quantum de energia e saltam para uma órbita mais externa.