Elabore uma tabela mostrando os valores dos quatro números quânticos, para cada elétron, dos seguintes átomos no estado fundamental:
N
N
Passo 1
O enunciado pede uma tabela com os valores dos quatro números quânticos, para cada elétron, do átomo de nitrogênio (
) no estado fundamental. Informações relevantes fornecidas (implícitas no enunciado):
- O átomo é o de nitrogênio neutro, então tem
elétrons. - Pede-se os quatro números quânticos para cada elétron:
, , e .
Passo 2
O que são e quais os valores possíveis dos quatro números quânticos (explicação didática e passo a passo):
-
(número quântico principal): indica a camada/nível de energia. Valores permitidos: . Quanto maior , maior a energia média e o tamanho da “nuvem” eletrônica. -
(número quântico azimutal ou secundário): indica o subnível (tipo de orbital). Para cada , pode assumir os valores . Convenções: , , , etc. -
(número quântico magnético): indica a orientação do orbital dentro do subnível. Para cada , varia de até em passos de : . -
(número quântico de spin): indica o spin do elétron. Só existem dois valores possíveis: (spin “para cima”) ou (spin “para baixo”).
Passo 3
Regras para preencher os elétrons no estado fundamental (explicação prática):
- Princípio da construção (Aufbau): preenche-se primeiro orbitaizinis de menor energia:
, depois , depois , etc. - Princípio de exclusão de Pauli: dois elétrons no mesmo átomo não podem ter os quatro números quânticos iguais; isso significa que cada orbital (definido por
) comporta no máximo dois elétrons com spins opostos. - Regra de Hund (para subníveis com múltiplos orbitais degenera-dos, como
): ao preencher orbitais degenera-dos, coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos (mesmo ) antes de emparelhar.
Passo 4
Determinar a configuração eletrônica do nitrogênio e a ocupação dos orbitais:
- Nitrogênio (
) tem elétrons. - Preenchendo pela ordem:
. - Isso dá: 2 elétrons no orbital
, 2 no e 3 no conjunto .
- Isso dá: 2 elétrons no orbital
- O subnível
tem três orbitais com . Pela regra de Hund, os três elétrons do ocupam cada um desses orbitais com spins paralelos (todos com , por convenção).
Passo 5
Escolher uma ordem para listar os elétrons (prático para a tabela) e explicar a escolha:
- Vou numerar os elétrons de 1 a 7 seguindo a ordem de preenchimento: primeiro os dois do
, depois os dois do , depois os três do . - Para cada par que ocupa o mesmo orbital (como o par em
e em ), atribuo um elétron com e o outro com . - Para os três elétrons do
, atribuo e todos com (Hund).
Passo 6
Verificação rápida (controle de consistência):
- Conte dos elétrons listados:
— OK. - Pauli: não há dois elétrons com os quatro números quânticos iguais (cada orbital emparelhado tem spins opostos; os
estão em orbitais distintos). - Ordem de energia respeitada:
antes de antes de .
Resposta
| Elétron | Orbital |
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|---|---|---|---|---|---|
| 1 |
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| 2 |
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| 3 |
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| 4 |
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| 5 |
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| 6 |
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| 7 |
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