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 psin,l,m(r,theta,phi) ;=; Rn,l(r);Yl^m(theta,phi) , que depende de três coordenadas e vem da resolução da equação de Schrödinger para átomo de hidrogênio:
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.

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 .

Passo 4

Formas dos orbitais
— Cada valor de pinta um formato diferente na nuvem eletrônica:
  1. (orbital s): esférico, sem “gomo”.
  2. (orbital p): formato de haltere (dumbbell), com dois lobos separados por um plano nodal. Existem 3 orientações, , dando , e .
  3. (orbital d): geralmente quatro lobos (tipo trevo) ou um “donut” + dois lobos; há 5 orientações possíveis ( ).
  4. 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 .

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