Dê os números quânticos do elétron de diferenciação do Si (silicio).
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Passo 1
O enunciado pede: identificar os números quânticos do elétron de diferenciação do silício. As opções dadas são:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Informações relevantes fornecidas ou necessárias: o silício tem número atômico
(logo
elétrons na configuração eletrônica do átomo neutro). O elétron de diferenciação é o último elétron que entra ao montar a configuração eletrônica seguindo a ordem de preenchimento.
Passo 2
Breve explicação dos números quânticos (super didático, sem pular etapas):
-
(número quântico principal): indica o nível de energia / camada (valores inteiros ). Camadas maiores têm elétrons com energia média maior e geralmente maior distância do núcleo. -
(número quântico azimutal ou secundário): indica o subnível (ou forma do orbital) e pode assumir valores inteiros . Há uma correspondência prática: , , , . -
(número quântico magnético): indica a orientação do orbital dentro do subnível; varia entre . Por exemplo, para § tem . -
(spin): spin do elétron, só pode ser ou .
Essas definições são tudo que se usa para identificar o estado de um elétron.
Passo 3
Montando a configuração eletrônica do silício (
) passo a passo pelo princípio de Aufbau (ordem de preenchimento):
- Preenche-se primeiro
: (2 elétrons). Total até agora: . - Depois
: . Total: . - Depois
: . Total: . - Depois
: . Total: . - Faltam
elétrons, que vão para : .
Logo a configuração final é
. Confere:
.
Passo 4
Identificando o elétron de diferenciação: é o último elétron que foi adicionado ao construir essa configuração. No caso do silício, os dois últimos elétrons entram no subnível
, então o elétron de diferenciação está em
. Portanto:
- o número quântico principal é
; - o número quântico azimutal para um orbital
é .
Com isso já podemos eliminar imediatamente opções que têm
ou
incompatíveis com
: as opções (a), (c) e (d) não correspondem a
simultaneamente, portanto estão erradas.
Passo 5
Agora
e
para esse elétron:
- Para
§ os valores possíveis de são . Portanto é perfeitamente válido para um elétron em . - Pela regra de Hund, ao preencher
os dois elétrons ocupam orbitais degenerados diferentes com spins paralelos (normalmente representados com para ambos quando se descreve o elétron de diferenciação como o último com spin positivo). Assim também é coerente para o elétron de diferenciação.
Entre as opções dadas, a única que contém
e
e ainda um
e
possíveis é a opção (b):
.
Observação curta e empática: orbital
tem três orientações equivalentes e o exame costuma aceitar qualquer
dentre
; aqui a opção com
é a disponível e consistente, por isso (b) é correta.
Passo 6
Conclusão final baseada na configuração
e nas definições dos números quânticos: a opção correta é a (b).
Resposta
b