(Brady 2005) - Quais as diferenças entre os orbitais 1s e 2s? E quais as semelhanças?
Passo 1
O enunciado pede para compararmos os orbitais atômicos
s e
s, destacando as diferenças e as semelhanças entre eles. Para isso vamos usar os conceitos de número quântico principal
, número quântico azimutal
, forma angular, função radial e nós radiais.
Passo 2
Definimos que ambos os orbitais são do tipo
, ou seja, têm número quântico azimutal
e, portanto, não têm dependência angular — são esfericamente simétricos e têm o mesmo número quântico magnético
Passo 3
Por terem
, ambos os orbitais
s e
s compartilham:
- simetria esférica (sem ângulos preferenciais),
- ausência de momento angular orbital (forma “esférica lisa”),
- probabilidade máxima no eixo
(todas as direções equivalentes).
Passo 4
As principais diferenças entre
s e
s decorrem do número quântico principal
:
- Energia:
, pois níveis com têm energia maior (menos ligados). - Tamanho ou extensão radial: o orbital
s se estende mais longe do núcleo que o s. - Penetração e blindagem: o elétron em
s “penetra” mais próximo do núcleo, sentindo maior carga nuclear efetiva do que em s.
Passo 5
Uma característica marcante está no número de nós radiais. As funções radiais são:
Daqui vemos que:
-
não muda de sinal para (nenhum nó radial). -
anula-se quando , ou seja, tem um nó radial em .
Resposta
Similaridades:
- Ambos têm
e simetria esférica. - Mesma forma angular (“s” lisa em todas as direções).
Diferenças:
- Principal quantum:
vs. . - Extensão radial:
s é mais espalhado que s. - Nós radiais:
s não tem nós, s tem um nó em . - Penetração: elétron
s penetra mais fundo e sente maior carga efetiva.