Energia dos eletrões nos átomos 

 

  • Reconhecer que a energia dos eletrões nos átomos pode ser alterada por absorção ou emissão de energias bem definidas, correspondendo a cada elemento um espetro atómico característico, e que os eletrões nos átomos se podem considerar distribuídos por níveis e subníveis de energia.
  • Indicar que a luz (radiação eletromagnética ou onda eletromagnética) pode ser detetada como partículas de energia (fotões), sendo a energia de cada fotão proporcional à frequência dessa luz.
  • Identificar luz visível e não visível de diferentes frequências no espetro eletromagnético, comparando as energias dos respetivos fotões.
  • Distinguir tipos de espetros: descontínuos e contínuos; de absorção e de emissão.
  • Interpretar o espetro de emissão do átomo de hidrogénio através da quantização da energia do eletrão, concluindo que esse espetro resulta de transições eletrónicas entre níveis energéticos.
  • Identificar a existência de níveis de energia bem definidos, e a ocorrência de transições de eletrões entre níveis por absorção ou emissão de energias bem definidas, como as duas ideias fundamentais do modelo atómico de Bohr que prevalecem no modelo atómico atual.
  • Associar a existência de níveis de energia à quantização da energia do eletrão no átomo de hidrogénio e concluir que esta quantização se verifica para todos os átomos.
  • Associar cada série espetral do átomo de hidrogénio a transições eletrónicas com emissão de radiação nas zonas do ultravioleta, visível e infravermelho.
  • Relacionar, no caso do átomo de hidrogénio, a energia envolvida numa transição eletrónica com as energias dos níveis entre os quais essa transição se dá.
  • Comparar espetros de absorção e de emissão de elementos químicos, concluindo que são característicos de cada elemento.
  • Identificar, a partir de informação selecionada, algumas aplicações da espetroscopia atómica (por exemplo, identificação de elementos químicos nas estrelas, determinação de quantidades vestigiais em química forense).
  • Indicar que a energia dos eletrões nos átomos inclui o efeito das atrações entre os eletrões e o núcleo, por as suas cargas serem de sinais contrários, e das repulsões entre os eletrões, por as suas cargas serem do mesmo sinal.
  • Associar a nuvem eletrónica a uma representação da densidade da distribuição de eletrões à volta do núcleo atómico, correspondendo as regiões mais densas a maior probabilidade de aí encontrar eletrões.
  • Concluir, a partir de valores de energia de remoção eletrónica, obtidas por espetroscopia fotoeletrónica, que átomos de elementos diferentes têm valores diferentes da energia dos eletrões.
  • Interpretar valores de energias de remoção eletrónica, obtidos por espetroscopia fotoeletrónica, concluindo que os eletrões se podem distribuir por níveis de energia e subníveis de energia.
  • Indicar que os eletrões possuem, além de massa e carga, uma propriedade quantizada denominada spin que permite dois estados diferentes.
  • Associar orbital atómica à função que representa a distribuição no espaço de um eletrão no modelo quântico do átomo.
  • Identificar as orbitais atómicas s, p e d, com base em representações da densidade eletrónica que lhes está associada e distingui-las quanto ao número e à forma.
  • Indicar que cada orbital pode estar associada, no máximo, a dois eletrões, com spin diferente, relacionando esse resultado com o princípio de Pauli.
  • Concluir, a partir de valores de energia de remoção eletrónica, obtidas por espetroscopia fotoeletrónica, que orbitais de um mesmo subnível np, ou nd, têm a mesma energia.
  • Estabelecer as configurações eletrónicas dos átomos, utilizando a notação spd, para elementos até Z = 23, atendendo ao Princípio da Construção, ao Princípio da Exclusão de Pauli e à maximização do número de eletrões desemparelhados em orbitais degeneradas.

Orientações e sugestões

  • Recomenda-se a observação de espetros contínuos e descontínuos decompondo a luz com redes de difração ou espetroscópios e a visualização de simulações sobre espetroscopia. Sugere-se ainda o uso de tubos de Pluecker para visualizar espetros descontínuos.
  • Deve recorrer-se a dados da espetroscopia fotoeletrónica (sem exploração nem da técnica nem dos equipamentos) para estabelecer a ordem das energias no estado fundamental de orbitais atómicas até 4s. Este assunto deve ser abordado sem recurso aos números quânticos.
  • O Princípio da Exclusão de Pauli deve ser apresentado de uma forma simplificada, devendo fazer-se a distribuição eletrônica pelas orbitais degeneradas.
  • As energias relativas dos subníveis eletrônicos ocupados, assim como os números relativos de eletrões em cada subnível, podem ser determinados a partir de espetros obtidos por espetroscopia fotoeletrónica de baixa resolução, enquanto o número máximo de eletrões permitido por orbital é dado pelo Princípio da Exclusão de Pauli. A degenerescência das orbitais p e d do mesmo nível pode assim ser confirmada a partir destes resultados.
  • As configurações eletrónicas devem ser estabelecidas com base na regra da construção (conhecida por Princípio de Construção ou de Aufbau) e atendendo à maximização do número de eletrões desemparelhados (conhecida como regra de Hund).

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