Explique o que é um orbital atômico, dizendo como este conceito surge na mecânica desenvolvida por Schrödinger. Escreva como caracterizar o estado do átomo de hidrogênio.
Passo 1
Beleza! A gente vai responder essa pergunta sobre orbitais atômicos, que é um conceito da mecânica quântica, mais especificamente da teoria desenvolvida por Schrödinger. Para isso, vamos precisar entender o que são orbitais, como eles surgem na mecânica de Schrödinger e como caracterizar o estado do átomo de hidrogênio usando esses conceitos.
Passo 2
Primeiro, vamos ver o que é um orbital atômico. Um orbital é uma região ao redor do núcleo de um átomo onde há alta probabilidade de encontrar um elétron. Diferente das órbitas clássicas, onde os elétrons têm trajetórias definidas, na mecânica quântica, a posição dos elétrons é descrita por uma função matemática chamada função de onda.
Passo 3
A mecânica quântica desenvolvida por Schrödinger introduziu essa ideia de função de onda. A equação de Schrödinger é uma equação fundamental que descreve como a função de onda de um sistema quântico evolui no tempo. No caso do átomo de hidrogênio, que é o átomo mais simples, a equação de Schrödinger pode ser resolvida exatamente.
Passo 4
Ao resolver a equação de Schrödinger para o átomo de hidrogênio, encontramos soluções que nos dão os orbitais atômicos. Essas soluções são caracterizadas por três números quânticos principais: o número quântico principal (n), o número quântico azimutal (l) e o número quântico magnético (m). Cada conjunto desses números define a forma, o tamanho e a orientação do orbital.
Passo 5
Para caracterizar o estado do átomo de hidrogênio, usamos esses números quânticos. O número quântico principal (n) determina a energia e o nível principal do orbital. O número quântico azimutal (l) está relacionado à forma do orbital (como esférico, em forma de halcão, etc.), e o número quântico magnético (m) define a orientação do orbital no espaço.
Resposta
Em resumo, um orbital atômico é uma região ao redor do núcleo de um átomo onde há alta probabilidade de encontrar um elétron, conceito que surge da mecânica quântica desenvolvida por Schrödinger através da função de onda. No átomo de hidrogênio, o estado do átomo é caracterizado por números quânticos (n, l, m) que definem a energia, a forma e a orientação dos orbitais onde os elétrons se encontram.