Dê o conjunto completo de números quânticos da camada de valência para
As
As
Passo 1
O enunciado pede: “Dê o conjunto completo de números quânticos da camada de valência para As.” Informações relevantes do enunciado que vou usar:
- O átomo é arsênico, cujo número atômico é
. - Preciso fornecer os conjuntos completos de quatro números quânticos
para cada elétron que pertence à camada de valência do As (ou seja, para todos os elétrons do nível energético mais externo).
Passo 2
O que significa cada número quântico (explicação didática e simples):
-
(número quântico principal): indica a camada ou nível de energia principal. É um inteiro positivo: . -
(número quântico azimutal ou orbital): indica o tipo de orbital (forma) e satisfaz . Os valores de recebem letras: é , é , é , é . -
(número quântico magnético): indica a orientação do orbital e varia em inteiros de até , ou seja . -
(número quântico de spin): indica o sentido do spin do elétron e pode ser apenas ou .
Regras úteis para preencher os números quânticos:
- Princípio de exclusão de Pauli: dois elétrons no mesmo átomo não podem ter os quatro números quânticos iguais.
- Ordem de preenchimento (Aufbau) e regra de Hund: orbitais de menor energia são preenchidos primeiro; em orbitais degenerados (por exemplo, três orbitais
), cada orbital recebe primeiro um elétron com spins paralelos antes de ocorrer o emparelhamento.
Passo 3
Determinar a configuração eletrônica do As para identificar a camada de valência. Seguindo a ordem de preenchimento:
- Camadas até
(ou seja, ) somam elétrons. - Depois vem
, totalizando . - Em seguida
, totalizando . - Finalmente os últimos
elétrons ocupam , resultando em e total .
Portanto a configuração eletrônica do As (forma abreviada) é:
Passo 4
Identificar a camada de valência: são os elétrons com maior valor de
. No As o maior
ocupado é
. Logo a camada de valência contém os elétrons dos orbitais
e
. Observação importante: os elétrons
têm
e, apesar de energia próxima, pertencem ao núcleo interno (core) neste contexto — não são considerados da camada de valência do As.
Passo 5
Contar os elétrons de valência e decidir seus números quânticos. Da configuração
temos
elétrons em
e
elétrons em
, total
elétrons de valência. Vou atribuir os números quânticos segundo as regras:
- Para o orbital
: , logo . São dois elétrons emparelhados, portanto seus spins são opostos ( e ).
Passo 6
- Para os elétrons
: aqui , então os possíveis são . Pela regra de Hund cada um dos três orbitais recebe primeiro um elétron com spin paralelo para maximizar o spin total no estado fundamental. Assim os três elétrons ocupam os com o mesmo spin, tipicamente escolhido como para todos na configuração fundamental.
Passo 7
Escrever explicitamente os conjuntos
para os
elétrons de valência, com justificativa curta:
-
: dois elétrons com e (emparelhados). -
: três elétrons com , e (ocupando separadamente os três orbitais com spins paralelos segundo Hund).