vocês irão se organizar em dois grupos
cada grupo escolherá duas propriedades periódicas destacadas a baixo para realizar estudo de aprofundamento, elaboração de um resumo e montagem de um esquema para apresentação na próxima segunda feira em sal de aula.
Potencial de ionização
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Segundo Mahan, Bruce M.; et. al. [1] " … as primeiras energias de ionização I1 … são iguais às energias mínimas necessárias para provocar a seguinte transformação:
".
A primeira energia de ionização corresponde portanto à mínima energia necessária para se transformar o átomo M de um dado elemento químico no estado gasoso em seu correspondente cátion monovalente, ficando o elétron removido a uma distância tal do cátion que o torne completamente livre da atração eletrostática deste cátion, ou em termos mais específicos, com energia mecânica total nula.
Em verdade podem ser retirados um ou mais elétron de um átomo, o que origina uma sequência de energias de ionização. A definição da segunda energia de ionização nos leva à energia mínima necessária para transformar um cátion monovalente do elemento M em seu correspondente cátion divalente:
e para as demais energias de ionização deve-se seguir o mesmo algoritmo.
As energias de ionização podem ser medida em elétron-volts [eV] ou em (quilo)joules por mol [(K)J/mol], e tem-se abaixo um exemplo com base no alumínio onde a medida desta energia encontra-se expressa em quilojoules por mol (KJ/mol).
1º Potencial de ionização do Al (I1):
Al(g) (+ I1) Al+(g) + e- ⇒ I1 = 577,5 KJ/mol
2º Potencial de ionização do Al (I2):
Al+(g) (+ I2) Al2+(g) + e- ⇒ I2 = 1816,7 KJ/mol
3º Potencial de ionização do Al (I3):
Al2+(g) (+ I3) Al3+(g) + e- ⇒ I3 = 2744,8 KJ/mol
A cada novo elétron retirado do átomo (ou cátion) maior torna-se a energia de ionização subsequente. Isso ocorre devido o aumento da sua carga efetiva do cátion uma vez que a remoção de um elétron implica agor a ausência da blindagem nuclear antes promovida pelo mesmo, e de forma mais evidente percebe-se que é mais fácil retirar um elétron de um átomo neutro do que de um íon positivo já que quanto maior a distância entre o núcleo e o elétron menor é a força de atração (e menor é a energia potencial elétrica) entre eles.
Numa tabela periódica as primeiras energias de ionização tendem a crescer nos:
Períodos, da esquerda para a direita. Nesse sentido aumenta a carga nuclear (número atômico) dos átomos, portanto, aumenta a atração do núcleo sobre os elétrons.
Grupos de baixo para cima. Nesse sentido diminui o tamanho do átomo, aumentando a atração nuclear sobre os elétrons.
As demais energias de ionização tendem a seguir o mesmo padrão e sofrem aumentos consideráveis quando a remoção do elétron seguinte implica remoção de um elétron de uma camada eletrônica até então completa, o que seria o caso para a quarta energia de ionização do alumínio no exemplo, I4 = 11577,4 KJ/mol.
O correspondente à presente energia de ionização no que se refere à física do estado sólido é o que se chama função trabalho do material, sendo esta uma grandeza muito importante no estudo do efeito fotoelétrico e em técnicas como espectroscopia de fotoelétrons.[2] Se o objetivo é a produção de corrente elétrica de forma contínua e seguramente mensurável a energia associada é a energia de limiar de fotoemissão,sendo esta última muitas vezes também chamada energia de ionização I do material.
RAIO ATÔMICO
O raio atômico é a distância do núcleo à ultima camada eletrônica. Ao contrário do que se poderia pensar, o raio atômico não depende apenas do peso do átomo e/ou da quantidade de elétrons presentes na eletrosfera. É também fortemente afetado pela eletronegatividade de cada elemento.
Simplificadamente, o raio atômico é a distância entre o centro do átomo e a sua camada de valência, que é o nível de energia com elétrons mais externo deste átomo. Como consequência do átomo não ser rígido é impossível calcular o seu raio atômico exato. Deste modo, calcula-se o seu raio atômico médio.
Devido a dificuldade em obter-se o raio de átomos isolados determina-se ( através de raio X ) a distância entre os núcleos de dois átomos ligados do mesmo elemento, no estado sólido. O raio atômico será a média da distância calculada.
Energia ou potencial de ionização é a energia mínima requerida para arrancar um elétron de um átomo. Em uma família cresce de cima para baixo, a medida em que as camadas eletrônicas aumentam, sendo o elétron menos atraído pelo núcleo. No período, cresce da direita para a esquerda, acompanhando o crescimento do número atômico (Z), o que faz a camada de valência ficar mais próxima do núcleo.
A eletronegatividade (também denominada de caráter ametálico) é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo ou molécula em atrair elétrons, quando combinado em uma ligação covalente. A eletronegatividade de um átomo está intimamente relacionada com o seu raio atômico, visto que quão menor o raio atômico, maior a força exercida pelas particulas positivas do núcleo sobre elétrons próximos.
Os valores da eletronegatividade são determinados quando os átomos estão combinados. Por isso, os gases nobres, que em em condições normais são inertes, não apresentam valor de eletronegatividade.Duas escalas de eletronegatividade são comumente utilizadas: a escala Pauling (proposta em 1932) e a escala Mulliken (proposta em 1934). Outra escala proposta foi a escala Allred-Rochow.
Com sentido oposto à eletronegatividade, a eletropositividade (também denominado de caráter metálico) é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo de perder elétrons. Os metais apresentam elevadas eletropositividades, pois uma de suas principais características é a grande capacidade de perder elétrons. Entre o tamanho do átomo e sua eletropositividade há uma relação genérica, uma vez que quanto maior o tamanho do átomo, menor a atração exercida pelo núcleo sobre os elétrons mais externos, portanto, maior a facilidade do átomo em perder elétrons.
Eletronegatividade
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Ao considerarem-se as ligações químicas entre dois ou mais elementos as ligações iônicas e covalentes figuram como dois casos limítrofes, das quais apenas a segunda pode ocorrer em sólidos compostos por átomos de um único elemento (a ligação metálica em sólidos elementares figura então como um caso especial de ligação covalente). Na maioria dos casos a ligação apresenta uma natureza intermediária representando uma mistura dos dois casos limítrofes.
Uma medida qualitativa da ionicidade de uma ligação química é fornecida por meio de uma escala de eletronegatividade, também denominada de caráter ametálico, é uma propriedade periódica que mede a tendência de um átomo, de uma ligação química, em ganhar elétrons. Esta escala foi inicialmente proposta por Linus Pauling como resultado de seus estudos sobre energias de ligação. Posteriormente Mullikan definiu numericamente a eletronegatividade E em termos da energia de ionização I e da afinidade eletrônica A mediante a equação [1]:
Com as parcelas expressas em elétron-volts (eV) obtemos a tabela para as eletronegatividades dos elementos exibida ao fim deste artigo, com valores também expressas em elétron-volts.
Em uma ligação entre dois átomos, o átomo com maior eletronegatividade será o ânion. A diferença entre as eletronegatividades dos dois átomos é uma medida da ionicidade da ligação, e se este valor superar a 1,7eV a ligação será puramente iônica e não apresentará caráter covalente.
Afinidade eletrônica
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Afinidade eletrônica (ou eletroafinidade), propriedade periódica, é a energia que um, e somente um átomo, em estado fundamental, no estado gasoso, libera ao "ganhar" um elétron. Essa energia liberada é representada por um , a variação de entalpia do processo. Em se tratando de processos favoráveis - onde há tendência do átomo em ganhar elétron - o processo será mais exoenergético (Reação exotérmica), ou seja, haverá maior liberação de energia (o que implica um menor que zero). Segundo Mahan, Bruce M.; et. al.:
"A afinidade eletrônica, A, é a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um ânion, para gerar um átomo neutro.". [1]
Os processos favoráveis são aqueles em que o ganho de elétrons levará o átomo ao preenchimento da última camada eletrônica, ou ainda, levará o átomo a completar o octeto. A teoria do octeto proposta por Linus Pauling e amplamente conhecida em química diz que os átomos (representativos) mais estáveis são aqueles com oito elétrons na última camada, ou melhor, com a última camada completa, a exemplo os gases nobres.
Observando tais propriedades, desmente-se a ideia falsa de que os gases nobres (família 18) tem afinidade eletronica igual a zero. Tal conclusão equivocada pode vir da palavra "afinidade", sugerindo que átomos estáveis "não têm afinidade eletrônica". Na verdade, a afinidade eletrônica desses gases é menor em módulo, ou melhor, o processo é menos exotérmico para qualquer átomo gasoso com octeto completo. Observe que "afinidade eletrônica zero" representa um absurdo, uma vez que a admissão de um elétron por qualquer átomo necessariamente causa variação em sua energia.
A energia liberada é diretamente proporcional à energia potencial elétrica associada ao átomo e ao elétron admitido, e mostra-se inversamente proporcional ao raio atômico. Nas famílias da tabela periódica a afinidade eletrônica aumenta em módulo conforme diminui o número de camadas, ou seja, de baixo para cima. No período, a afinidade eletrônica aumenta, em módulo, conforme o número atômico aumenta: da esquerda para a direita. Os elementos que liberam maior energia ao ganhar um elétron são os halogênios, pois são os que estão mais próximos de atingir configuração eletrônica de um gás nobre. É digno de menção que o elemento 17 da tabela periódica, o cloro (Cl), é o elemento de maior afinidade eletrônica, liberando a maior das energias ao receber um elétron.()Índice [esconder]
1 Afinidade eletrônica em matéria condensada
2 Referências
3 Bibliografia
4 Ver também
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Afinidade eletrônica em matéria condensada
Principais energias em estrutura de bandas para sólidos cristalinos.
Ao lidarmos com física do estado sólido e ao considerarmos técnicas de análise como a Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X [2], a afinidade eletrônica é definida como a energia que seria liberada caso um elétron com energia de vácuo fosse introduzido na amostra, inicialmente neutra, ficando o mesmo por esta confinado. Sendo ENTotal a energia total do sistema com N+1 elétrons, N na amostra, neutra e em seu equilíbrio termodinâmico, e EN+1Total a energia total do sistema em seu novo equilíbrio termodinâmico após a admissão do elétron, antes estático ao nível de vácuo, e após a liberação da energia envolvida no processo de admissão, temos:
χ = ENTotal − EN+1Total
Um elétron, ao ser introduzido no sólido, deve ocupar, assumindo o equilíbrio termodinâmico, o primeiro estado disponível em energia, ou seja, o estado desocupado com menor energia na banda de condução. A eletroafinidade corresponde portanto à diferença de energias entre o nível de vácuo e a energia do primeiro estado livre, o menos energético dentro da banda de condução do sólido. No caso de metais, equipara-se à energia de Fermi. Em semicondutores, corresponde à diferença de energias entre o nível de vácuo e a energia mínima da banda de condução.
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Referências
OLHOS PARA O INFINITO
Conforme a tecnologia e capacidade exploratória humana EVOLUÍRAM, ocorreram surpresas, descobertas são feitas cada vez mais rapidamente, tendo multiplicado extraordinariamente Os CONHECIMENTOS astronômicos.Hans Lipperhey (1570-1619) um holândes fabricante de lentes em 1608, que colocou duas lentes em um tubo e verificou que isso aproximava as imagens, o que seria de grande valor bélico para a época. Em Outubro de 1608, em Haha, pediu uma patente para um telescópio que ele havia inventado, a patente foi negada, mas é de Lipperhey o projeto documentado de um Telescópio.
Galileu teve a coragem, em nome da ciência, de enfrentar a toda poderosa Igreja demonstrando com evidências científicas as suas teorias. Mas Galileu é famoso não por ter inventado o primeiro telescópio, mas por ter sido o primeiro a fazer uso do telescópio para o céu noturno, sendo o primeiro a usar o telescópio para observação astronômica. Começava aí, em 1609, uma novaera científica que iria mudar completamente o jeito de pensar do ser humano.
Newton considerado como verdadeiro fundador da astronomia moderna, desenvolveu o telescópio refletor newtoniano. Com Newton e sua teoria da gravitação universal, surge a mecânica celeste, pelas teorias de Newton foram explicadas as irregularidades do movimento da Lua, e a precessão dos equinócios. Com a gravitação universal, surge a mecânica celeste.
Toda sua teoria sobre a atração dos corpos está exposta na sua obra imortal: "Princípios de Filosofia Natural", publicada pela primeira vez em 1687. Esta teoria pode resumir-se da seguinte maneira:
1º Todas as partículas de matéria espalhadas no universo tendem mutuamente umas para as outras na razão direta de sua massa, e na razão inversa dos quadrados das suas distâncias.
2º Esta força é independente do tempo; atua através de todas as substâncias, quer estejam em movimento, quer em repouso.
3º Quando dois corpos esféricos se atraem, exerce-se atração como se toda a sua massa estivesse concentrada no seu centro.
4º Dois corpos esféricos obedecendo à atração, movem-se de maneira que cada um deles descreve, em volta do seu centro de gravidade comum, curvas que pertencem às secções cônicas.
Pelas teorias de Newton foram explicadas as irregularidades do movimento da Lua, e a precessão dos equinócios se tornou apenas uma conseqüência necessária da ação exercida pela Lua e pelo Sol sobre o globo terrestre.
EINSTEIN, desenvolveu a teoria da relatividade, com a qual desfez os conceitos clássicos de espaço e tempo, matéria e energia, massa e movimento, afetando a própria gravitação.
Um simples Telescópio Refrator
Aqui apresentamos instruções para construir um simples telescópio refrator (luneta) utilizando apenas materiais facilmente disponíveis no comércio, de baixo custo e de fácil montagem. Diversos astrônomos brasileiros tem apresentado trabalhos sobre a construção de lunetas astronômicas, a primeira esta montagem deste tipo, vista pela nossa equipe, foi inicialmente apresentada pelo Prof. Oscar Matsuura (1994), que hoje trabalha no Museu de Astronomia do CNPq.
Para viabilizar custos no lugar da lente objetiva utiliza-se uma lente de óculos de um grau positivo e no lugar da lente ocular utiliza-se a lente de um monóculo da fotografia. Os encaixes são feitos com tubos e conexões de PVC, em modelos anteriores o tubo era feito com papel enrolado colado. Os resultados são satisfatórios. Com este instrumento você poderá observar as crateras lunares, as fases de Vênus e os anéis de Saturno mesmo que rudimentarmente. Caso você queira observar a paisagem, esta será vista de cabeça para baixo e invertida a esquerda com a direita. Observação: Nunca em hipótese alguma observe diretamente o Sol com a luneta, pois você poderá ficar cego. A única maneira de observar o Sol é por projeção, isto é você só observa a projeção do Sol em uma folha ou anteparo de papel branco colocado atrás da ocular da luneta apontada para o Sol, mas isto somente poderá ser feito com muito cuidado e com o auxilio de uma pessoa com algum conhecimento astronômico, para que jamais coloque o olho em situação de risco (imagine que simplesmente olhar para o sol já pode danificar a visão, isto 100x mais forte simplesmente frita a retina).
Uma simples luneta como a de Galileu é constituída de duas lentes convergentes, colocadas uma na frente da outra, separadas por uma certa distância (distância focal), faz com que objetos distantes sejam vistos como próximos. Os principais materiais para a construção da luneta são as lentes, para minimizar custos vamos usar lente de óculos no lugar da lente objetiva, a lente de óculos em uma óptica (loja que vende e monta óculos). Fale ao vendedor que você usará a lente para construir uma luneta astronômica, ai ele não irá recortar a lente, se você quiser uma lente de 2m de distância focal, peça uma lente de 1/2 grau (+), se quiser 1 m de distância focal, peça a lente de 1 grau (+), se quiser lente de 0,5 m de distância focal, peça lente de 2 graus (+) ou seja, a distância focal (em metros) é o inverso do "grau", o qual tem que ser positivo e a lente incolor, mas lembre-se que o aumento final é proporcional a distancia focal da objetiva (comprimento do telescópio).
A primeira lente ou objetiva, por questões de comodidade sugerimos que você use uma lente de 1 grau (distância focal = 1 metro). O diâmetro da lente geralmente é 60 mm ou 65 mm, deve ser incolor, de 1 grau positivo e esférica. Caso você queira um melhor acabamento quando for comprar a lente leve junto uma luva branca para conexão de PVC de 50 mm e solicite ao vendedor para ele reduzir o diâmetro da lente para que ela se encaixe dentro da luva, isso irá proteger a lente de riscos ou eventual quebra, e ainda possibilitará o uso de um tampão de 50mm, para o melhor transporte do telescópio.
A segunda lente da luneta ou ocular, é aquela por onde você observa. Esta é uma pequena lente convergente com cerca de 10 a 20 mm de diâmetro, e sua distância focal também deve ser pequena (20 a 50 mm).A maneira mais fácil de obtê-la é usar a lente contida nos monóculos de fotografias, que você deve ter em casa, caso contrário são facilmente encontrados em estúdios fotográficos (lojas de materiais fotográficos). Retire a parte frontal do monóculo onde é colocado o diapositivo e pinte as paredes internas do monóculo de preto. Normalmente estes monóculos possuem uma lente que tem diâmetro de 11 mm, a distância focal é de 40 mm, o comprimento do monóculo é de 40 mm.
Montagem; Em uma de redução PVC curta marrom de 40 x 32 mm encaixe o monóculo, e preencha os espaços laterais entre o monóculo e a bucha com massa de modelar, ou durepoxi. Encaixe nas extremidades dos canos as luvas, no de 50mm e 0,5m de comprimento a luva de 50mm onde está afixada a objetiva (lente de 1 grau) e no 40 mm e 0,6 m de comprimento, as duas outras luvas de 40 mm sendo que em uma delas a redução citada anteriormente 40x32 onde foi afixada a ocular (monóculo). Agora é só questão de encaixar as duas extremidades dos dois tubos que corram um dentro do outro, para isto use uma bucha de papel para ajustar o espaço entre os dois tudo a luva do cano de 40 que não tem afixada a ocular fica por dentro do cano de 50 mm proporcionando o limite de curso entre os dois tubos, pois é variando o comprimento do tubo com a ocular (monóculo) é que será possível estabelecer o foco da imagem.
Preço aprox R$ Quantidade Descrição dos materiais
0,95 1 luva simples branca de esgoto de 50 mm
10,00 1 lente esférica incolor de óculos de 1 grau positivo
0,05 1 disco de cartolina preta (ou papel preto) de 50 mm de diâmetro, com furo interno de 20 mm de diâmetro
1,80 50 cm tubo branco de esgoto de 50 mm de diâmetro
1,10 70 cm tubo branco de esgoto de 40 mm
0,80 2 luva simples branca de esgoto de 40 mm
0,85 1 bucha de redução curta marrom de 40 x 32 mm
2,00 1 monóculo de fotografia
1,11 1 Cap branco de esgoto de 50 mm ( se for usar tampa )
4,22 1 lata de tinta preto fosco
1,30 1 rolo de esparadrapo de aproximadamente 12 mm de largura por 4,5 m de comprimento
1,60 1 caixa pequena de durepoxi ou similar
Para fazer melhor: Pinte as paredes internas dos tubos 50 e 40 com tinta spray preto fosco. Coloque um disco de cartolina preta (com um furo central de 20 mm) na luva que fica por dentro do cano de 50 mm, a finalidade deste disco é diminuir a aberração cromática; este é o nome dado à dispersão da luz branca (separação de todas as cores) após ela passar pela lente, sem este disco é difícil observar quaisquer estrelas. Está pronta a sua luneta; para ver a vizinhança é só mirar a luneta e deslocar lentamente o tubo de 40 mm ao longo do tubo de 50 mm para obter a focalização. A aproximação (ou aumento) que esta luneta proporciona é igual à razão entre a distância focal da objetiva pela distância focal da ocular, portanto: 100 cm / 4 cm = 25. Para dobrar este aumento é só encaixar mais um monóculo dentro daquele que está preso na bucha marrom, não se esqueça de pintar as paredes internas deste monóculo.
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