Qual é o número máximo de elétrons que podem ocupar cada um dos seguintes subníveis:
(b) 4s;
(b) 4s;
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar o número máximo de elétrons que podem ocupar o subnível
.
Informações dadas no enunciado: apenas a identificação do subnível, que é . Não há outras restrições adicionais.
Informações dadas no enunciado: apenas a identificação do subnível, que é
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 , que pode assumir os valores
ou
. Assim, cada orbital comporta exatamente dois elétrons.
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
Passo 3
Contagem de orbitais dentro de um subnível: o número de orbitais de um subnível é dado por
onde
é o número quântico azimutal (também chamado de subnível:
,
,
,
correspondem a
respectivamente).
Observação: o número quântico principal (a primeira componente de
) indica a camada (energia/raio) mas não muda a contagem de orbitais do subnível; a contagem depende só de
.
Observação: o número quântico principal
Passo 4
Aplicando ao subnível
: para
temos
. Calculamos o número de orbitais:
Portanto, o subnível
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
Passo 6
Interpretação final e exemplo rápido: o subnível
contém um único orbital (o orbital
). Nele podem ocupar-se até dois elétrons, um com
e outro com
. É isso que determina o limite.