Fundamentos de Química Geral para o estudo da Química Orgânica

Fundamentos de Química Geral para o estudo da Química Orgânica

(Parte 1 de 4)

Francisco das Chagas Rebouças da Costa

Apostila

Estrutura Eletrônica dos Átomos

A Ligação Covalente Cadeias Carbônicas

Mossoró, RN 2008

I. Estrutura Geral do Átomo

Partícula Localização Carga Massa Elétron Eletrosfera - 1 1/1840 Próton Núcleo +1 1 Neutron Núcleo 0 1

Tabela 1 - Os componentes do átomo.

I. Estrutura Eletrônica dos Átomos a) Números Quânticos

Primeiro Número Quântico ou Número Quântico Principal ( ηηηη )

• reflete a distância média elétron-núcleo; • é importante na determinação da energia de um elétron;

• ηηηη = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ,( camadas: K, L, M, N, O, P );
• elétrons com o mesmo valor de ηηηη movem-se na mesma região em torno do núcleo( estão no mesmo

nível ou camada );

• quanto maior o valor de ηηηη maior a sua distância do núcleo e, conseqüentemente, maior a sua energia.

Segundo Número Quântico, Número Quântico Secundário ou Número Quântico Azimutal ( ι )

• determina a geometria da nuvem eletrônica associada com um elétron; • representa os subníveis ou subcamadas presentes em um nível ou camada

• está relacionado com ηηηη , de modo que para um dado valor de ηηηη , ι é limitado pelos valores:
ι = 0, 1, 2, 3,(ηηηη - 1)

• os subníveis associados com os valores de ι = 0, 1, 2 e 3 são designados s, p, d e f, nessa ordem

• observam-se diferenças de energia em subníveis de um mesmo nível • elétrons de um mesmo subnível possuem a mesma quantidade de energia

Terceiro Número Quântico, Número Quântico Terciário ou Número Quântico Magnético (m ι )

• está associado com a orientação da nuvem eletrônica em relação a uma determinada direção, usualmente a que é imposta ao átomo por um forte campo magnético;

• cada subnível contém um ou mais orbitais, sendo cada um deles limitado pelos valores:
m ι = ι, ι - 1, ι - 2, ι - 3,0, -1, -2, ..., - ι;

• existe um único orbital para cada valor de m ι ; • orbitais do mesmo subnível ( mesmo valor de ι ) possuem a mesma energia.

Quarto Número Quântico, Número Quântico Quaternário ou Número Quântico de Spin ( ms )

• está associado com a rotação do elétron em torno do seu próprio eixo; • não está relacionado com os valores dos demais números quânticos; b) Princípio da Exclusão de Pauli: Em um átomo não podem existir dois elétrons com os quatro números quânticos iguais.

ORBITAIS ATÔMICOS orbital s

p x
p y

p z orbitais p

Figura 1- Geometrias das nuvens eletrônicas para os valores de ι =0 (orbital do subnível s),ι=1(orbitais do

orbitais d subnível p) e ι =2 (orbitais do subnível d).

nível (ηηηη ) subnível ( ιιιι ) orbitais

( mιιιι ) elétrons no subnível (capacidade máxima) elétrons no nível (capacidade máxima)

Tabela 2- Capacidades dos quatro primeiros níveis de átomos no estado fundamental.

c) Configurações eletrônicas

A distribuição dos elétrons ao redor do núcleo é feita de modo a ocupar os orbitais de mais baixa energia. Portanto, o preenchimento desses orbitais é feito observando-se a ordem crescente de energia dos subníveis.

Figura 2- Diagrama de construção para configurações eletrônicas.

Regra de Hund: quando orbitais de igual energia (pertencentes a um mesmo subnível) estão sendo preenchidos por elétrons, o preenchimento deve ser feito de modo que o maior número possível de elétrons permaneça desemparelhado.

(↑↓) orbital preenchido ou completo (os elétrons estão emparelhados - possuem spins opostos).

(↑ ) orbital semi-preenchido ou incompleto ( elétrons ocupando orbitais semipreenchidos em um mesmo subnível possuem spins paralelos).

()

orbital vazio.

I. Ligações Químicas a) Ligação iônica

Características: • ocorre transferência de elétrons entre átomos que se ligam;

• a ligação é devida a atrações eletrostáticas fortes que se estabelecem entre íons;

• as forças iônicas são não-direcionadas.

Exemplo:

+Na+Cl-

Notação utilizada para identificar átomos de um elemento químico X. A: número de massa Z: número atômico

Exemplo:

Configuração eletrônica:

Método I- Preenchimento dos subníveis de energia crescente (Princípio da construção) :

Método I- Diagrama de orbitais -o preenchimento dos orbitais de cada subnível é feito de acordo com a regra de Hund.

1s2s 2p
1

Na Cl b) Ligação covalente

Características: • ocorre compartilhamento de elétrons entre átomos que se ligam;

• as interações são fracas quando comparadas com as ligações iônicas;

• as ligações são orientadas - cada ligação envolve apenas a participação de dois átomos, sendo possível identificar quais os átomos que estão compartilhando o par eletrônico de ligação.

Exemplos:

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