O que é um orbital atômico? Discorra sobre o assunto, comentando sobre o princípio de Pauli e a forma dos orbitais.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para a gente explicar o que é um orbital atômico, comentar sobre o princípio de Pauli e falar da forma dos orbitais. Então o conteúdo é química/estrutura eletrônica — vamos precisar saber o que é função de onda, os números quânticos, o princípio de exclusão de Pauli e como isso gera formatos diferentes (s, p, d, etc.).
Passo 2
Primeiro, o que é um orbital atômico?
— Um orbital é basicamente a “casinha” onde um elétron vive ao redor do núcleo. Em termos técnicos, é a nossa função de onda , que depende de três coordenadas e vem da resolução da equação de Schrödinger para átomo de hidrogênio:
— Um orbital é basicamente a “casinha” onde um elétron vive ao redor do núcleo. Em termos técnicos, é a nossa função de onda
Aqui:
• = número quântico principal (nível de energia),
• = número quântico secundário (forma do orbital),
• = número quântico magnético (orientação no espaço).
O módulo quadrado nos dá a probabilidade de achar o elétron numa certa região.
•
•
•
O módulo quadrado
Passo 3
Agora, o princípio de Pauli.
— O Princípio de Exclusão de Pauli diz que nenhum elétron em um átomo pode ter os quatro números quânticos iguais a outro elétron. Em outras palavras, cada “casinha” (orbital descrito por ) comporta, no máximo, dois elétrons, e esses dois têm que ter spins opostos. O spin é um quarto número quântico, chamado
, que vale
ou
.
Exemplo: no orbital (
) cabem dois elétrons, mas um será
e o outro
.
— O Princípio de Exclusão de Pauli diz que nenhum elétron em um átomo pode ter os quatro números quânticos iguais a outro elétron. Em outras palavras, cada “casinha” (orbital descrito por
Exemplo: no orbital
Passo 4
Formas dos orbitais
— Cada valor de pinta um formato diferente na nuvem eletrônica:
— Cada valor de
-
(orbital s): esférico, sem “gomo”. -
(orbital p): formato de haltere (dumbbell), com dois lobos separados por um plano nodal. Existem 3 orientações, , dando , e . -
(orbital d): geralmente quatro lobos (tipo trevo) ou um “donut” + dois lobos; há 5 orientações possíveis ( ). - Para
temos orbitais f, g etc., cada vez mais complexos.
A ideia: cada forma reflete as regiões de maior probabilidade (
alto) e planos nodais onde
.
Resposta
Um orbital atômico é a função de onda
que descreve onde um elétron tem maior probabilidade de ser encontrado. Cada orbital é definido por três números quânticos
e suporta até dois elétrons com spins opostos, de acordo com o Princípio de Exclusão de Pauli. As formas típicas são: esféricas para orbitais s (
), com halteres para p (
) e formatos de trevo ou donut para d (
), tudo refletindo os padrões de probabilidade
.