Orbitais e Números Quânticos

Orbitais e números quânticos

Os números quânticos são usados para definir os estados de energia e os orbitais disponíveis para o elétron. São análogos a um “código postal atômico”, fornecendo a energia relativa e aposição aproximada do elétron.

É importante salientar que:

1) Os números quânticos são todos números inteiros, mas seus valores não são selecionados eleatoriamente;

2) Os três números quânticos (n, l e ml) e seus valores não são os parâmetros que os cientistas inventaram ao acaso. Ao contrário, quando o comportamento do elétron no átomo de hidrogênio é descrito matematicamente como uma onda, os números quânticos são uma consequência natural.

A tabela abaixo apresenta um resumo dos valores possíveis dos números quânticos:

- número quântico principal (n);

- número quântico secundário ou azimutal (l); e

- número quântico magnético (ml).

[pic 1]

O quadro fornece, também, informações sobre o número total de orbitais em cada nível de energia. Esse valor é obtido por n2.

Conforme foi falado em aula, o número de orbitais por subnível é dado pela fórmula 2l + 1.

Para n = 1, só há um orbital.

Pela fórmula do total de orbitais no nível: n2. Como n = 1  -->  12 = 1.

Pela fórmula do total de orbitais por subnível: 2l + 1. Para n = 1, tem-se l = 0 --> 2 x 0 + 1 = 1

Vejamos para n = 2, a tabela aponta um total de 4 orbitais, sendo 1 para l = 0 e 3 para l = 1.

Pela fórmula do total de orbitais no nível: n² ou 2² = 4 orbitais.[pic 2]

Pela fórmula do total de orbitais por subnível: 2l + 1, temos:

Para n = 2, l pode assumir valores de 0 a (n-1). Assim, poderá 0 ou 1

Substituindo esses valores na fórmula acima, temos:

a) para l =  0 ---> 2 x 0 + 1 = 1 orbital;

b) para l = 1 ---> 2 x 1 + 1 = 3 orbitais.

Logo, no nível 2, temos 1 orbital “s” para l = 0 e 3 orbitais “p” para l = 1, totalizando 4 orbitais.

Para praticar, faça o cálculo do número total de orbitais pela fórmula n² e pela fórmula do número de orbitais por subnível.

Exercício:

1 – Complete as seguintes afirmações:

a) Quando n = 2, os valores de l podem ser: ________ e ________.

b) Quando l = 1, os valores de ml podem se _____, _____ e _____, e a subcamada é denominada pela letra _____.

c) Quando l = 2, a subcamada é chamada de subcamada _____.

d) Quando uma subcamada é denominada s, o valor de l é ____, e o valor de ml é ____.

e) Quando uma subcamada é denominada p, existem _____ orbitais dentro da subcamada.

f) Quando uma subcamada é denominada f, há ____ valores de ml, e existem ____ orbitais dentro da subcamada.

2 – Responda:

a) Quando n = 4, quais são os valores possíveis de l?

b) Quando l = 2, quais são os valores possíveis de ml?

c) Para um orbital 4s, quais são os valores possíveis de n, l e ml?

d) Para um orbital 4f, quais são os valores possíveis de n, l e ml?