Ciencia e engenharia dos materiais

Páginas: 10 (2495 palavras) Publicado: 27 de abril de 2013
Aula 1

1. Teoria Quântica e Estrutura Eletrónica dos Átomos

2.1. Ondas
Propriedades das ondas
* Comprimento de onda (λ) – distância entre pontos idênticos em ondas sucessivas;
* Amplitude (A) – distância vertical entre o meio da onda e a crista ou a cava;
* Frequência (ν) – número de ondas que passam por um determinado ponto durante 1 segundo.Quanto maior o comprimento de onda da luz, menor é a sua frequência.
Aumento da Energia (E)
Quanto maior a frequência, mais energética é a radiação.
2.2. A quantidade de energia irradiada depende do comprimento de onda. Como explicar isso?

* Teoria Quântica de Plank - 1900
Os átomos e moléculas podem absorver ou emitir energia apenas em quantidades discretas (pequenas parcelasbem definidas) – quantum.

Quantum – mais pequena quantidade de energia que pode ser emitida (ou absorvida) sob a forma de radiação eletromagnética. A energia E de um quantum é dada por:

E = hν

* Einstein – 1905

Efeito fotoelétrico – um raio de luz não é uma onda mas sim um feixe de partículas pequeniníssimas. O fotão é uma «partícula» da luz.

Energia do fotão E = hνhν = EC + EL
EC: energia cinética do e- libertado
EL: energia de ligação do e- no metal

Quanto mais energético for o fotão (isto é, quanto maior for a sua frequência), maior é a energia cinética do eletrão ejetado.

Quanto mais intensa é a luz (ou seja, maior número de fotões), maior o número de eletrões ejetados da superfície do metal.


A teoria de Einstein sobre aluz colocou um dilema aos cientistas. Por um lado, explica o efeito fotoelétrico satisfatoriamente. Por outro, a teoria corpuscular da luz não é consistente com o conhecido comportamento ondulatório da mesma. Assim, aceita-se a ideia de dualidade da natureza da luz.






* Dualidade da natureza do eletrão
Louis de Broglie pensou que se as ondas de luz se podem comportar comoum feixe de partículas (fotões), então talvez partículas como os eletrões possam possuir propriedades ondulatórias. O e- é simultaneamente partícula e onda.
Equação de de Broglie
Comportamento ondulatório λ = hmν comportamento corpuscular

* Modelo do átomo de Bohr

1. Os e- apenas podem ter valores específicos (quantizados de energia)
2. A radiação é emitidadevido ao decaimento do e- de um nível de maior energia para outro nível de energia mais baixo, emite um quantum na forma de luz
En = - RH (1n2)
E fotão = ∆E = RH (1ni2- 1nf2)

2.3. Números Quânticos
Cada eletrão é caracterizado por quatro parâmetros os números quânticos.
* Número quântico principal (n) – pode ter valores inteiros 1,2,3, e assim sucessivamente;* Número quântico de momento angular (l) – está relacionado com a «forma» das orbitais, l tem os valores inteiros possíveis entre 0 e (n-1);
L | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Nome da orbital | s | p | d | f | g | h |


* Número quântico magnético (ml) – descreve a orientação da orbital no espaço. Para um certo valor de l, há (2l + 1) valores inteiros de ml:

-l, (-l+1), …, 0, …, (+l -1), +l

* Número quântico de spin elétrico (ms) – tem os valores de +1/2 ou -1/2.

Há uma relação entre os números quânticos, pelo que:
* Para um dado valor de n, há n2 orbitais e 2n2 electrões.

Princípio de Exclusão de Pauli – nenhum par de eletrões num átomo pode ter os quatro números quânticos iguais.
Se dois eletrões num átomo têm os mesmos valores de n, l eml (isto é, estes dois eletrões estão na mesma orbital atómica), então têm de ter valores diferentes de ms. Ou seja, apenas dois eletrões podem ocupar a mesma orbital e estes eletrões têm de ter spins opostos.

Regra de Hund – estabelece que o arranjo mais provável dos eletrões em subcamadas é aquele que contém o maior número de spins paralelos.

Diamagnetismo e paramagnetismo
Se os dois...
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