Qual é o conjunto dos quatro números quânticos que caracteriza o elétron mais energético do Br? (Valor da questão: 1,0 pontos)
a)
.
b)
.
c)
.
d)
.
e)
.
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
O enunciado pede: escolher, entre as alternativas dadas, o conjunto dos quatro números quânticos que caracteriza o elétron mais energético do bromo (Br).
Informações relevantes do enunciado:
Informações relevantes do enunciado:
- São fornecidas cinco alternativas (a)–(e), cada uma com um conjunto
. - É preciso identificar qual conjunto descreve o elétron de maior energia no átomo neutro de Br.
Passo 2
O que significam os quatro números quânticos (isso é essencial para decidir):
-
: número quântico principal — indica a camada/nível de energia (valores permitidos ). Quanto maior , em geral maior energia e maior distância média do elétron ao núcleo. -
: número quântico azimutal (ou orbital) — determina o subnível/símbolo (valores ). Convenção: , , , . -
(ou ): número quântico magnético — orientações do orbital, vai de até em passos inteiros. Por exemplo, para § temos . -
(ou ): spin do elétron — pode assumir apenas ou .
Também vale lembrar regras importantes:
- Princípio de exclusão de Pauli: dois elétrons no mesmo átomo não podem ter os quatro números quânticos iguais (cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos).
- Regra de Hund: dentro de orbitais degenerados do mesmo subnível (por ex. os três orbitais
), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos ( ) antes de parear.
Passo 3
Determinar a configuração eletrônica do Br (número atômico
): preencher níveis pela regra de Aufbau. A configuração do estado fundamental é
Expliquei cada termo:
- As parcelas
indicam quantos elétrons há em cada subnível. - O último subnível ocupado é
com elétrons: . Logo, os elétrons de maior energia ocupam o subnível .
Passo 4
Identificar o subnível e, portanto,
e
do elétron mais energético:
- Como o último (mais energético) elétron está em
, temos e (porque ).
Passo 5
Determinar
e
possíveis para esse elétron, usando Hund e Pauli:
- Para
(subnível ) os possíveis são . - A distribuição de
seguindo Hund: primeiro colocam-se três elétrons com spin em ; depois os dois elétrons restantes vão parear dois desses orbitais com spin . Assim, ao final: - dois orbitais ficam com dois elétrons (pares:
e ), - um orbital fica com apenas um elétron (unpaired) cujo spin é
.
- dois orbitais ficam com dois elétrons (pares:
- Observação prática: os três orbitais
são degenerados (mesma energia) em ausência de campo externo, então não há preferência física em qual deles fica desemparelhado — qualquer um dos três pode ser o orbital com o elétron não pareado. Em questões de prova com alternativas fixas, costuma-se escolher um dos valores de permitidos (normalmente ) para representar um elétron desemparelhado com spin .
Passo 6
Comparar com as alternativas e eliminar as incorretas:
- (a)
: refere-se a um elétron ( ), mas os elétrons mais energéticos em Br estão em . Eliminar. - (b)
: é um elétron . está abaixo em energia que no estado fundamental, logo não é o mais energético. Eliminar. - (c)
: aqui está ok para , mas é impossível quando (porque deve estar em ). Eliminar. - (d)
: corresponde a um elétron do subnível com e spin . Isso é compatível com um dos elétrons desemparelhados de (e é exatamente uma representação aceitável do elétron mais energético numa alternativa), portanto esta alternativa é consistente. - (e)
: seria um orbital ; não há elétrons em Br no estado fundamental. Eliminar.
Passo 7
Conclusão: a alternativa que descreve corretamente um elétron de maior energia (um elétron em
, com
, e um
e
compatíveis com Hund/Pauli) é a alternativa (d).
Resposta
d)