Existe arbital atômico sem elétron? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta se um orbital atômico pode existir sem conter elétron. O conteúdo aqui é o conceito de orbital na mecânica quântica: orbitais são soluções da equação de Schrödinger (funções de onda) para um elétron em torno de um núcleo, e não dependem da presença efetiva de elétrons para serem definidos.

Passo 2

Definição de orbital atômico
Um orbital atômico é uma função de onda \psi_{n,\ell,m}(r,\theta,\varphi) que satisfaz a equação de Schrödinger independente do tempo para um elétron sujeito ao potencial Coulombiano do núcleo. Em forma simplificada, temos
\hat{H}\,\psi_{n,\ell,m} = E_{n}\,\psi_{n,\ell,m},
onde \hat{H} é o operador Hamiltoniano (energia cinética + potencial) e E_{n} o nível de energia associado. Essas funções de onda formam um conjunto completo de “posições” e “energias” possíveis, mesmo antes de qualquer elétron ocupar realmente esses estados.

Passo 3

Independência de ocupação
Como as soluções \psi_{n,\ell,m} são puramente matemáticas, elas existem como “modos” possíveis do sistema elétron–núcleo. A ocupação—ou seja, a presença de elétrons em um dado orbital—é determinada por quantização de carga, princípios de Aufbau e o princípio de exclusão de Pauli, mas não afeta a existência da própria função de onda. Em química quântica, por exemplo, fala-se em orbitais virtuais ou desocupados (como o LUMO), que estão matematicamente disponíveis mesmo sem elétrons.

Passo 4

Aspecto físico vs. matemático
Fisicamente, um orbital sem elétron não carrega carga nem densidade eletrônica mensurável, mas o modelo matemático que o descreve permanece válido. Logo, embora sem elétron não se observe densidade ali, o orbital “vazio” continua sendo parte do espaço de soluções do átomo.

Resposta

Sim. Orbitais atômicos são soluções matemáticas da equação de Schrödinger e existem mesmo quando não há elétron ocupando-os.

Exercícios relacionados