Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

em u.m.a. por átomo (ou molécula) ou em massa por mol de material. Num mol de uma substância
existem 6,023 x 10 23 (número de Avogadro) átomos ou moléculas. Estes dois esquemas de peso
atômico estão relacionados entre si através da seguinte equação:
1 u.m.a./átomo (ou molécula) = 1 g/mol
Por exemplo, o peso atômico do ferro é 55,85 u.m.a./átomo, ou55,85g/mol. Algumas vezes o uso
de u.m.a. por átomo ou molécula é conveniente; em outras ocasiões g (ou kg)/mol é preferido; este
último é usado neste livro.
2.3 - ELÉTRONS EM ÁTOMOS
Modelo Atômico de Bohr
Durante a última parte do século dezenove verificou-se que muitos fenômenos envolvendo elétrons
em sólidos poderíam ser explicados em termos de mecânica clássica. O que aconteceu foi o
estabelecimento de um conjunto de princípios e leis que governam sistemas de entidades atômicas e
subatômicas, que ficaram conhecidos como mecânica quântica. Um entendimento do
comportamento de elétrons em átomos e sólidos cristalinos necessariamente envolve a discussão de
conceitos de mecânica quântica. Entretanto, uma exploração detalhada destes princípios está além
do escopo deste livro, e apenas um tratamento muito superficial e simplificado é dado.
Um dos primeiros frutos da mecânica quântica foi o simplificado modelo atômico de
Bohr, no qual elétrons são supostos revolver ao redor do núcleo do átomo em orbitais discretos, e
a posição de qualquer particular elétron é mais ou menos bem definida em termos de seu orbital.
Este modelo do átomo está representado na Figura 2.1.
Figura 2.1 - Representação esquemática do átomo de Bohr.
Um outro importante princípio de mecânica quântica estipula que as energias de elétrons
são quantizadas; isto é, elétrons são permitidos ter apenas valores específicos de energia. Um
elétron pode mudar de energia, mas ao fazer isto efetua um salto quântico quer a um outro permitido
nível de energia mais alto (com absorção de energia) ou a um nível de energia mais baixo (com
emissão de energia). Às vezes é conveniente pensar que estes níveis permitidos de energias de
elétrons como estando associado com níveis de energia ou estados de energia. Estes estados não
variam continuamente com energia, isto é, estados adjacentes são separados por energias finitas.
Por exemplo, permitidos estados para o átomo de hidrogênio de Bohr estão representados na
Figura 2.2a. Estas energias são tomadas como sendo negativas, enquanto que a referência zero é o
elétron não ligado ou o elétron livre. Naturalmente, o elétron livre associado com o átomo de
hidrogênio preencherá apenas um destes estados.
Figura 2.2 - (a) Os 3 primeiros estados de energia de elétron para o átomo de hidrogênio de Bohr.
(b) Estados de energia de elétron para as 3 primeiras cascas do átomo de hidrogênio mecânicoondulatório.
(Adaptado a partir de W.G. Moffatt, G.W.Pearsall,and J. Wullf, The Structure and
Properties of Materials, Vol.I, Structure, p. 10, Copyright , 1964 por John Wiley & Sons, New
York, Reimpresso por permissão de John Wiley & Sons, Inc.).