(Chang 2007) - Quais dos seguintes números quânticos ( n, 1, m1 e ms ) determinam (a) a energia de um elétron em um átomo de hidrogênio, (a) a energia de um elétrons em um átomo multi-eletrônico, (c) o tamanho de um orbital, (d) a orientação de um orbital no espaço, (e) o número máximo de elétrons em um dado orbital?

Passo 1

O enunciado nos dá os quatro números quânticos de um elétron em átomo: o principal ,n, o azimutal ,l, o magnético ,ml e o de spin ,ms. Precisamos associar cada propriedade abaixo ao(s) número(s) quântico(s) que a determinam:
a) energia em átomo de hidrogênio
b) energia em átomo multi-eletrônico
c) tamanho de um orbital
d) orientação de um orbital no espaço
e) número máximo de elétrons em um mesmo orbital

Passo 2

Em átomo de hidrogênio (sistema de Coulomb puro) a energia de um nível estacionário só depende de ,n. Ou seja, como não há efeitos de penetração ou blindagem, todos os subníveis com mesmo n têm a mesma energia.

Passo 3

Em átomos multi-eletrônicos surgem diferenças de energia entre subníveis s,p,d,dots devido à blindagem e penetração dos elétrons. Isso faz a energia depender de ,n e de ,l.

Passo 4

O tamanho médio (raio) de um orbital cresce principalmente com o número quântico principal ,n. Quanto maior n, maior a extensão radial do orbital.

Passo 5

A orientação espacial do orbital é dada pelo número quântico magnético ,ml, que indica a componente z de momento angular e, portanto, a direção preferencial do lóbulo orbital.

Passo 6

Cada orbital definido por (n,l,ml) pode abrigar dois elétrons, um com ms=+tfrac12 e outro com ms=-tfrac12. Logo, o número máximo de elétrons é controlado pelo número quântico de spin ,ms.

Resposta

a) ,n
b) ,n e ,l
c) ,n
d) ,ml
e) ,ms

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