Faça a distribuição eletrônica do átomo de carbono no estado fundamental, descreva quais são os quatro números quânticos que cada elétron assume?
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra fazer a distribuição eletrônica do átomo de carbono (Z=6) no estado fundamental e, em seguida, dizer os quatro números quânticos $(n,,l,,m_l,,m_s)$ de cada elétron. A matéria envolvida é Configuração Eletrônica e Números Quânticos, e a gente vai usar:
- Princípio de Aufbau (ordem de energia dos orbitais)
- Princípio de exclusão de Pauli (cada elétron tem conjunto único de
) - Regra de Hund (nos orbitais degenerados, primeiro coloca elétrons com spin paralelo)
Passo 2
Primeiro, a distribuição eletrônica do carbono (6 elétrons) em ordem de energia:
- 1s (nível 1, subnível s)
- 2s (nível 2, subnível s)
- 2p (nível 2, subnível p)
Seguindo Aufbau, fica:
Passo 3
Agora vamos ver cada orbital.
– Orbitais s têm e, como são não degenerados, sempre
.
– Orbitais p têm e
, mas só vamos ocupar dois deles.
– Em cada orbital, podem entrar, no máximo, 2 elétrons (spin e
).
– Orbitais s têm
– Orbitais p têm
– Em cada orbital, podem entrar, no máximo, 2 elétrons (spin
Passo 4
Elétrons nos orbitais 1s e 2s (cada um comporta 2 elétrons):
- 1s² → elétrons 1 e 2:
• n=1, l=0, m_l=0
• e₁: m_s=+½, e₂: m_s=–½ - 2s² → elétrons 3 e 4:
• n=2, l=0, m_l=0
• e₃: m_s=+½, e₄: m_s=–½
Passo 5
Agora o 2p² (dois elétrons em p). Pela regra de Hund, eles entram em orbitais diferentes com spins paralelos para minimizar repulsão:
- Subnível 2p: n=2, l=1
- Escolhemos
e (poderia ser qualquer par de valores, mas esse é um jeito comum) - Ambos com
(spin paralelo)
• e₅:, , ,
• e₆:, , ,
Resposta
Elétron 1:
Elétron 2:
Elétron 3:
Elétron 4:
Elétron 5:
Elétron 6:
Elétron 2:
Elétron 3:
Elétron 4:
Elétron 5:
Elétron 6: