Como a energia de um orbital 1s de hidrogênio se compara à de um orbital 1s do lítio? Por que? O que significa o termo energia do orbital? Qual é o seu sinal? Por que? O que significa o termo menor energia?
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente comparar a energia do orbital 1s do hidrogênio com a do orbital 1s do lítio, explicar o que é “energia do orbital”, dizer se ela é positiva ou negativa e, por fim, o que significa “menor energia”. Isso tudo cai na parte de química quântica/átomos, onde a gente usa um modelo simplificado (tipo Bohr) e o conceito de carga nuclear efetiva.
Passo 2
Antes de meter os números, vamos entender o que é “energia do orbital”.
- É a energia que o elétron tem quando está “preso” naquele orbital.
- A gente define como zero de energia o elétron livre (nível utra-remoção). Assim, se o elétron está ligado ao átomo, ele vale menos que zero: a energia é negativa.
- Quanto mais negativa essa energia, mais estável (mais difícil de arrancar o elétron). Por isso “menor energia” quer dizer “mais negativo”.
Passo 3
Agora, comparando H e Li no 1s usando a fórmula de Bohr (bem didática):
onde
onde
-
pro orbital 1s, -
é a carga nuclear efetiva sentida pelo elétron.
Para o hidrogênio,
, então
Pro lítio, o elétron 1s vê quase toda a carga do núcleo (
) porque não tem outro elétron interno para fazer blindagem nenhuma. Então
e
Passo 4
Por que
é muito mais negativa? Porque no lítio o núcleo puxa com mais força (mais prótons), o elétron chega mais perto e fica mais “preso”, aumentando a energia de ligação (tornando-a mais negativa). Logo, o orbital 1s do Li é mais estável que o 1s do H.
Resposta
- Energia 1s do H:
- Energia 1s do Li:
- Energia de orbital = energia de ligação do elétron (sempre negativa pois o elétron está ligado ao núcleo)
- “Menor energia” significa “mais negativa”, ou seja, mais estável e mais difícil de remover o elétron.