Um orbital atômico é descrito por três números quânticos: n, l. ml. Qual é a relação entre esses números quânticos e as características de um orbital atômico (tamanho, formato e orientação espacial)?

Passo 1

O enunciado pede para relacionar os três números quânticos de um orbital atômico — o número quântico principal n, o azimutal l e o magnético m_l — às três características fundamentais de um orbital: tamanho, forma e orientação espacial. Vamos ver, um a um, como cada número quântico atua.

Passo 2

O número quântico principal n está associado ao tamanho (e também à energia, em átomos de hidrogênio). À medida que aumentamos n, o raio médio do orbital cresce e ele se afasta mais do núcleo. Em termos de nós radiais, um orbital com número quântico n possui n-1 nós esféricos.

Passo 3

O número quântico azimutal l determina a forma (geometria) do orbital. Seus valores vão de 0 até n-1, e cada valor de l corresponde a uma letra:
l = 0 \to \text{orbital }s,\quad l = 1 \to \text{orbital }p,\quad l = 2 \to \text{orbital }d,\quad l = 3 \to \text{orbital }f,\ldots
Cada tipo de orbital tem um padrão de distribuição de densidade eletrônica característico.

Passo 4

O número quântico magnético m_l define a orientação espacial do orbital dentro do mesmo subshell l. Ele varia de -l até +l, em inteiros. Por exemplo, para l=1 (orbitais p), temos
m_l = -1,\,0,\,+1
que correspondem, respectivamente, aos orbitais p_x, p_y e p_z.

Passo 5

Resumindo a relação:
  • n → determina o tamanho (e energia aproximada) do orbital.
  • l → determina a forma (tipo s,p,d,f,\dots).
  • m_l → determina a orientação espacial do orbital no espaço.

Resposta

n controla o tamanho (e energia), l controla a forma e m_l controla a orientação espacial do orbital.

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