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”.
  1. É a energia que o elétron tem quando está “preso” naquele orbital.
  2. 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.
  3. 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):
E1s(H) ;=;-,1^2times13,61^2;eV ;=;-13,6 eV
onde
  • E1s(Li) ;=;-,3^2times13,61^2;eV ;=;-122,4 eV 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.

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