Quatro números quânticos

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Os Quatro Números Quânticos

Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça em Química Geral3 comentários

O conteúdo energético de cada um dos elétrons de um átomo é caracterizado por quatro números quânticos

No texto “Números Quânticos” você viu que os elétrons são identificados pelos cientistas por seusconteúdos de energia, que podem ser expressos por códigos matemáticos denominados números quânticos.

Cada elétron de um átomo é caracterizado por quatro números quânticos, que são: principal (n), secundário ou azimutal (l), magnético (m ou ml) e spin (s ou mS).

Num mesmo átomo não existem dois elétrons com os mesmos números quânticos.

No texto citado, explicou-se de forma bem detalhada o que é o número quântico principal e o secundário. O principal (n) indica o nível de energia ou camada do elétron:

Já o número quântico secundário indica o subnível em que o elétron está:

Agora, o número quântico magnético indica a orientação dos orbitais (região de máxima probabilidade de se encontrar o elétron no átomo) no espaço. Os seus valores podem variar de -? a + ?.

Para entender como determinar esse número quântico, temos de realizar uma representação gráfica dos elétrons em orbitais. Isso é feito geralmente indicando um orbital por um quadrado. Por exemplo, o subnível s só possui um orbital, pois ele tem só uma forma em relação a qualquer orientação espacial, que é esférica.

Lembre-se de que cada orbital comporta no máximo dois elétrons e que cada elétron é indicado por uma seta:

Ao preencher esses orbitais, deve-se seguir a Regra de Hund, que diz que isso deve ser feito de modo que tenhamos o maior número possível de elétrons desemparelhados, isto é, isolados. Isso significa que preenchemos todas as setas para cima e só depois voltamos preenchendo com as setas para baixo (ou o contrário, dependendo da forma adotada).

O subnível p possui três orientações espaciais, pois, conforme mostrado abaixo, ele é um duplo ovoide:

O subnível d possui cinco orientações espaciais e o f possui sete:

Até o momento, temos:

Enfim, o número quântico do spin mostra o sentido da rotação do elétron.

Dois elétrons num mesmo orbital não se repelem porque cada elétron gira ao redor de seu próprio eixo no sentido horário ou anti-horário. Dois elétrons no orbital giram em sentidos opostos, anulando o magnetismo um do outro e proporcionando um sistema mais estável. Assim, em função dos sentidos de rotação para os elétrons, são conhecidos dois valores para o spin:

s= +1/2 e -1/2

O sentido da seta indicará o spin, que é adotado por convenção. Por exemplo, para o primeiro elétron de um orbital pode-se convencionar que sua identificação começará com todas as setas para cima e que as setas para cima irão indicar o spin -1/2. Assim, as setas para baixo irão indicar o spin igual a +1/2. Mas o contrário também pode ser adotado.

Vejamos um exemplo para ver se você conseguiu entender como se determinam os quatro números quânticos:

Exemplo: Qual é o conjunto dos quatro números quânticos que caracteriza o elétron mais energético do 9F?

Resolução:

Primeiro, encontramos a distribuição eletrônica desse átomo, que é: 1s2 2s2 2p5.

Veja que o elétron mais energético se encontra na camada 2, por isso seu número quântico principal é: n = 2. Seu subnível é p, sendo, portanto, o número quântico secundário igual a l =1.

Agora, para descobrir os outros números quânticos, façamos o preenchimento do orbital desse último subnível. Vamos adotar nesse caso que o primeiro elétron de cada orbital será representado por uma seta para cima (↑) e o valor do spin será igual a -1/2:

A última seta está no 0. Em razão disso, o valor do número quântico magnético é m = 0. Veja que essa seta está para baixo, então o spin é s = +1/2.

Concluímos, assim, que o conjunto dos quatro números quânticos que caracteriza o elétron mais energético do 9F é n = 2; l =1, m = 0 e s = +1/2.

Números Quânticos: magnético (m ou ml) e de spin (s ou ms)

Os elétrons são caracterizados por seu conteúdo de energia. Os números quânticos são códigos matemáticos associados a esta energia do elétron. São quatro os números quânticos: principal (n), secundário ou azimutal (l), magnético (m) e do spin.

Não é possível determinar a posição e a velocidade de um elétron ao mesmo tempo.

Antes de entendermos do que se trata o número quântico magnético e o número quântico spin, é necessário relembrar o que significa a palavra orbital.

Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde é máxima a probabilidade de encontrar um determinado elétron.

Para entender melhor, pense em uma colmeia. Não é possível dizer com certeza a trajetória e a posição de cada abelha, no entanto, podemos indicar a região ao redor da colmeia onde é maior a probabilidade de se encontrar as abelhas. De maneira similar, o orbital indica a região ao redor do núcleo do átomo em que se determinará com maior probabilidade de acerto a posição dos elétrons.

Visto que o elétron tem característica dual, ou seja, se comporta como partícula e também como onda; os cientistas preferem identificá-lo de acordo com seu conteúdo de energia. Por meio de cálculos matemáticos, o cientista Erwin Schrödinger, em 1927, relacionou a natureza corpuscular, a energia, a carga