Assinale a alternativa correta em cada um dos itens a seguir:
A mecânica quântica prevê que no átomo de hidrogênio, todos os orbitais com o mesmo valor de n (por exemplo, os três orbitais 2 p) são degenerados, o que significa:
a. que eles têm formas de aparência semelhantes.
b. que eles são orientados de forma semelhante no espaço.
c. que eles têm a mesma frequência.
e. que eles têm a mesma energia.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre mecânica quântica e os orbitais do átomo de hidrogênio. Basicamente, precisamos entender o que significa dizer que orbitais com o mesmo valor de $ n $ são degenerados. Para resolver isso, vamos precisar saber o que é degeneração em termos de energia nos orbitais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um orbital. No átomo de hidrogênio, os elétrons ocupam regiões chamadas orbitais, que são descritas por números quânticos. O número quântico principal $ n $ indica o nível de energia do elétron.

Passo 3

Agora, a palavra-chave aqui é “degenerados”. Em mecânica quântica, orbitais são considerados degenerados quando eles têm a mesma energia. Isso significa que diferentes orbitais com o mesmo $ n $ não diferem em energia, mesmo que possam ter formas ou orientações diferentes.

Passo 4

Vamos analisar as alternativas:
a. “que eles têm formas de aparência semelhantes.” – Não necessariamente. Orbitais p, d, f, etc., têm formas distintas mesmo com o mesmo $ n $.
b. “que eles são orientados de forma semelhante no espaço.” – Também não, os orbitais p, por exemplo, podem estar orientados de diferentes maneiras no espaço.
c. “que eles têm a mesma frequência.” – Frequência não é o conceito aplicado aqui.
d. “que eles têm a mesma energia.” – Isso é exatamente o que significa serem degenerados.

Resposta

A alternativa correta é e. que eles têm a mesma energia.

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