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 que satisfaz a equação de Schrödinger independente do tempo para um elétron sujeito ao potencial Coulombiano do núcleo. Em forma simplificada, temos
Um orbital atômico é uma função de onda
onde
é o operador Hamiltoniano (energia cinética + potencial) e
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 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.
Como as soluções
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.
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.