Química

Desafio: Exercício de Espectroscopia fotoeletrônica de raios-x Prof. Hélio Anderson Duarte - Departamento de Química – ICEx, UFMG

Espectroscopia Photoeletrônica de Raios-x (XPS)

Em XPS, a energia incidente do fóton é tão grande que os elétrons são retirados das camadas internas dos átomos. Como primeira aproximação, nós não esperaríamos que as energias de ionização dos elétrons internos fossem sensíveis às ligações químicas entre os átomos. Os elétrons internos estão fortemente ligados ao núcleo para serem afetados pelas mudanças decorrentes da formação da ligação química. Na verdade, a energia de ionização de caroço (dos elétrons internos) é característica do átomo e não da molécula onde o átomo está. Consequentemente, XPS, fornece linhas características dos elementos presentes em um composto ou liga. As energias da camada K da segunda linha dos elementos são:
Li Be B C N O F
50 110 190 280 400 530 690 eV
De acordo com o modelo de Bohr, para os átomos hidrogenóides (aqueles que só têm um elétron, ou seja, H, He+, Li2+ , Be3+ ...), a energia dos orbitais é dada por:
En = -Z2 Rh / n2 em que Z é o número atômico.
1kJ/mol = 1,036 x 10-2 eV
Rh = 2,178719 x 10-18 J

a) De acordo com o modelo de Bohr, calcule a energia do orbital 1s para cada um dos elementos acima e explique as diferenças entre o valor calculado e o experimental.
b)Utilizando um programa de computador, trace a curva da energia do orbital 1s experimental e calculado em função do número atômico utilizando o modelo de Bohr. Explique e explore as diferenças entre as duas curvas.

Li = - 122, 3330735 eV
Be = - 217, 4811947 eV
B = - 339, 8143667 eV
C = - 489, 332688 eV
N = - 666, 0361586 eV
O = - 869, 9247789 eV
F = - 1100. 998581 eV
A diferença entre os valores demonstra que os elétrons mais externos contribuem para o fator de blindagem do elétron no orbital 1s em relação à carga nuclear. Esta diferença decresce tendendo a um patamar demonstrando assim