6 Os números quânticos surgiram inicialmente com Bohr, através de seus postulados, porém, só foram realmente compreendidos com advento da mecânica quântica e as contribuições de Schrödinger e Dirac. Enquanto os números principal, secundário e magnético são utilizados para descrever um orbital, o número spin serve para definir completamente o estado de energia do elétron no átomo. Conhecendo o valor desses números, é possível identificar certo elemento, fazendo a distribuição eletrônica até atingir a configuração desejada. Portanto, determine o elemento que possui os seguintes números quânticos,
e
.
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede.
- Dados:
, , e . - Pedido: determinar o elemento que possui um elétron com esses números quânticos (interpretando que se trata do elétron mais externo, isto é, o elétron inserido por último na configuração eletrônica do átomo no seu estado fundamental).
Passo 2
Significado físico de cada número quântico (explicação didática e rápida).
-
(número quântico principal): indica o nível de energia/raio do orbital; é a quinta camada (mais externo que ). -
(número quântico azimutal ou secundário): determina o tipo de orbital. Os valores possíveis vão de a . A correspondência usual é: Aqui significa que o orbital é do tipo . -
(número quântico magnético): indica a orientação espacial do orbital dentro do subnível. Para um dado , toma valores inteiros entre e . Para os valores possíveis são . O valor identifica uma das três orientações do orbital (por exemplo, pode ser associado ao orbital em uma base cartesiana). -
(spin): spin do elétron, com dois valores possíveis (spin “para cima”) ou (spin “para baixo”).
Passo 3
Identificar o orbital a partir de
e
.
- Como
e , o elétron ocupa um orbital do tipo . - O valor
diz que é especificamente o orbital com orientação (uma das três funções do subnível ). - O spin
só define a orientação do spin desse elétron; não altera o tipo de orbital.
Passo 4
Determinar em qual elemento o último elétron ocupa o orbital
. (Aqui uso o princípio de Aufbau — ordem de preenchimento — e o fato de que o bloco
começa no elemento com configuração
.)
- Primeiro lembramos que o gás nobre
corresponde a . - Depois do
preenchem-se (mais elétrons) e (mais elétrons), totalizando elétrons. - A seguir o primeiro elétron do subnível
entra, dando elétrons. Esse átomo com elétrons é o elemento cujo símbolo é In (índio). - A configuração eletrônica do índio no estado fundamental é
Portanto o elétron extra (o último preenchido) ocupa precisamente o orbital , compatível com , , (uma das orientações possíveis) e .
Passo 5
Comentário didático final (para você na prova):
- Muitos elementos do período 5 têm elétrons em
(índices a correspondem a até ). Mas se o enunciado pede o elemento cujo último elétron é precisamente o primeiro elétron do subnível (ou seja, configuração terminando em ), então é o elemento de número atômico , o índio. - O valor de
e de não muda a identidade do elemento: qualquer elétron no subnível pode ter e . Ao ver e já se identifica o subnível; para identificar o elemento é preciso saber quantos elétrons existem antes (uso do Aufbau ou da tabela periódica).
Resposta
Índio (In),