Explique:
c) Número quântico spin;
c) Número quântico spin;
Passo 1
O enunciado pede para explicar o número quântico spin, que faz parte do conjunto de quatro números quânticos usados em mecânica quântica para caracterizar completamente o estado de um elétron em um átomo. Para resolver, vamos ver de onde surge esse número, sua definição formal, os valores permitidos e seu significado físico.
Passo 2
Historicamente, no experimento de Stern–Gerlach observou-se que feixes de átomos de prata se dividiam em duas componentes num campo magnético, mesmo estando no mesmo orbital descrito pelos três números quânticos clássicos
,
e
. Isso indicou a existência de um momento angular intrínseco adicional ao movimento orbital, batizado de spin.
Passo 3
Formalmente, o spin é um momento angular intrínseco ao elétron, descrito por um operador
. O número quântico de spin, simbolizado por
, define o módulo desse momento angular através da relação
Para o elétron,
é sempre
Passo 4
Além de
, existe o número quântico magnético de spin,
, que corresponde à projeção de
em um eixo escolhido (por convenção, o eixo
). Os valores permitidos de
são
Passo 5
Fisicamente, isso significa que cada elétron tem só duas orientações possíveis de spin: “para cima”
ou “para baixo”
. Esse grau de liberdade é essencial para o Princípio da Exclusão de Pauli (dois elétrons no mesmo orbital devem ter spins opostos) e aparece em fenômenos como o efeito Zeeman (separação de linhas espectrais num campo magnético externo).
Resposta
O número quântico spin descreve o momento angular intrínseco do elétron. Em átomos ele é caracterizado por:
•
, o número quântico de spin, que para elétron vale sempre
, determinando o módulo do momento angular conforme
•
, o número quântico magnético de spin (projeção em um eixo), que pode assumir apenas os valores
Esses dois parâmetros explicam as duas possíveis orientações de spin do elétron e fundamentam o Princípio de Exclusão de Pauli e efeitos de separação de níveis em campos magnéticos (efeito Zeeman).