(Brady 2005) - Qual a diferença entre uma órbita de Bohr e um orbital? De que forma o Princípio da Incerteza de Heisenberg está relacionado com esta diferença?
Passo 1
O enunciado pede para distinguir a ideia de “órbita de Bohr” (modelo de Bohr) da noção moderna de “orbital” (mecânica quântica) e explicar como o Princípio da Incerteza de Heisenberg motiva essa mudança de visão.
Passo 2
No modelo de Bohr, o elétron descreve trajetórias circulares bem definidas em torno do núcleo, chamadas órbitas, com raios quantizados
e momento angular fixo
onde
. Esse modelo é essencialmente clássico: o elétron tem posição e momento precisamente determinados em cada instante.
Passo 3
Na mecânica quântica o elétron não é tratado como partícula em trajetória fixa, mas sim por uma função de onda
solução da equação de Schr"odinger. O quadrado do módulo
dá a densidade de probabilidade de encontrar o elétron em cada ponto do espaço. Essas regiões de maior probabilidade são os orbitais atômicos, sem trajetórias definidas.
Passo 4
O Princípio da Incerteza de Heisenberg afirma que não podemos determinar simultaneamente a posição e o momento linear de uma partícula com precisão arbitrária. Matematicamente,
Isso impede a existência de uma órbita clássica, pois para traçar uma trajetória exata precisaríamos conhecer em cada ponto tanto a posição quanto o momento do elétron com precisão infinitas.
Passo 5
Como consequência, o conceito de órbita de Bohr foi substituído pelo de orbital quântico: em vez de dizer por onde o elétron passa, dizemos onde ele tem maior probabilidade de ser encontrado. A incerteza em posição e momento torna impossível descrever o elétron como uma partícula percorrendo uma curva fixa.
Resposta
A órbita de Bohr é um caminho circular fixo e clássico em que o elétron teria posição e momento exatos; já um orbital é uma distribuição quântica de probabilidade dada por
, sem trajetória definida. O Princípio da Incerteza de Heisenberg (
) impede conhecer simultaneamente posição e momento do elétron com precisão, o que inviabiliza órbitas clássicas e justifica o uso de orbitais probabilísticos.