Qual é o número máximo de elétrons que podem ocupar cada um dos seguintes subníveis:
(b) 4s;

Passo 1

O que o enunciado pede: determinar o número máximo de elétrons que podem ocupar o subnível 4s.
Informações dadas no enunciado: apenas a identificação do subnível, que é 4s. Não há outras restrições adicionais.

Passo 2

Entendimento básico e regra principal: elétrons ocupam orbitais atômicos, e cada orbital pode comportar no máximo dois elétrons com spins opostos por causa do Princípio de Exclusão de Pauli.
Expliquei o que é o Princípio de Exclusão de Pauli: ele diz que não podem existir dois elétrons em um átomo com todos os quatro números quânticos iguais. O que nos interessa aqui é que, para um mesmo orbital espacial, os dois elétrons possíveis diferem apenas pelo número quântico de spin m_s, que pode assumir os valores +\tfrac{1}{2} ou -\tfrac{1}{2}. Assim, cada orbital comporta exatamente dois elétrons.

Passo 3

Contagem de orbitais dentro de um subnível: o número de orbitais de um subnível é dado por
2\ell + 1,
onde \ell é o número quântico azimutal (também chamado de subnível: s, p, d, f correspondem a \ell=0,1,2,3 respectivamente).
Observação: o número quântico principal n (a primeira componente de 4s) indica a camada (energia/raio) mas não muda a contagem de orbitais do subnível; a contagem depende só de \ell.

Passo 4

Aplicando ao subnível s: para s temos \ell=0. Calculamos o número de orbitais:
2\ell+1 = 2\cdot 0 + 1 = 1.
Portanto, o subnível s tem exatamente um orbital.

Passo 5

Cada orbital comporta no máximo dois elétrons (como explicado no Passo 2). Então o número máximo de elétrons no subnível é
2 \times (\text{nº de orbitais}) = 2 \times 1 = 2.º

Passo 6

Interpretação final e exemplo rápido: o subnível 4s contém um único orbital (o orbital 4s). Nele podem ocupar-se até dois elétrons, um com m_s=+\tfrac{1}{2} e outro com m_s=-\tfrac{1}{2}. É isso que determina o limite.

Resposta

2

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