1- Na descrição do átomo de hidrogênio pela mecânica quântica, qual é o significado físico da função,
?. Que é um orbital atômico?.
Passo 1
O enunciado pede para explicarmos, no contexto da mecânica quântica aplicada ao átomo de hidrogênio, qual é o significado físico de
e o que entendemos por “orbital atômico”. Vamos usar a interpretação de Born da função de onda e as soluções da equação de Schrödinger para o átomo de hidrogênio.
Passo 2
Na mecânica quântica, o elétron no átomo de hidrogênio é descrito por uma função de onda
, solução da equação de Schrödinger dependente da posição
. Essa função de onda é, em geral, complexa, mas sua parte física relevante está no valor de
.
Pela interpretação de Born, é a densidade de probabilidade de encontrar o elétron em torno de
. Em outras palavras, se queremos a probabilidade de o elétron estar dentro de um volume infinitesimal
centrado em
, temos
Pela interpretação de Born,
Para que essa interpretação faça sentido, a função de onda deve satisfazer a condição de normalização
garantindo que a probabilidade total de encontrar o elétron em algum ponto do espaço seja
.
Passo 3
Quando o enunciado fala em
de forma abreviada, está se referindo a
. Em muitos tratamentos de átomos de hidrogênio estacionários,
pode ser escolhido real, de modo que
. O ponto fundamental é que esse quadrado da função de onda mede a “concentração” de probabilidade.
Passo 4
Um orbital atômico é justamente uma dessas funções de onda
obtidas como solução da equação de Schrödinger para o átomo de hidrogênio, rotuladas pelos números quânticos principal
, azimutal
e magnético
. Cada orbital tem energia associada
e formato espacial característico.
Fisicamente, podemos visualizar um orbital atômico como a região no espaço onde há maior probabilidade de encontrar o elétron. É comum representar superfícies de contorno que englobam, por exemplo, da probabilidade total; dentro dessas superfícies o elétron tem alta “densidade” de ocorrência, conforme
.
Fisicamente, podemos visualizar um orbital atômico como a região no espaço onde há maior probabilidade de encontrar o elétron. É comum representar superfícies de contorno que englobam, por exemplo,
Passo 5
Resumindo:
diz como a probabilidade do elétron está distribuída no espaço e um orbital atômico é uma dessas funções normalizadas
que descrevem estados estacionários do elétron no átomo de hidrogênio.
Resposta
Um orbital atômico é uma função de onda estacionária