O que é um orbital eletrônico?

Passo 1

Beleza, a pergunta pede “O que é um orbital eletrônico?”. Isso cai na matéria de Química Quântica/ Físico-Química, mais especificamente no estudo de como o elétron se comporta dentro do átomo. Para responder vamos precisar lembrar do conceito de onda-partícula do elétron, da equação de Schrödinger e de como a solução dela dá origem a funções de onda que a gente chama de orbitais.

Passo 2

Primeiro ponto: elétrons não são bolinhas circulando o núcleo como no modelo de Bohr clássico. Eles têm comportamento de onda e de partícula ao mesmo tempo (dualidade onda-partícula). Para descrever esse “saco de ondas” usamos a equação de Schrödinger independente do tempo:
-hbar^22m,nabla^2 Psi(vec r) + V(vec r),Psi(vec r) = E,Psi(vec r)
aqui, é a função de onda do elétron, é a constante de Planck reduzida, é a massa do elétron, o potencial (no caso do átomo de hidrogênio, ), e a energia.

Passo 3

A gente resolve essa equação e encontra várias soluções . Cada conjunto de números quânticos dá uma função de onda diferente, com forma e energia específicas.
  • (número quântico principal) define o nível de energia.
  • (número quântico azimutal) define o formato (esférico, halteres, duplo e tal).
  • (número quântico magnético) orienta o orbital no espaço.

Passo 4

O que chamamos de orbital eletrônico é exatamente a região do espaço onde a probabilidade de encontrar o elétron é “alta”. Em termos matemáticos essa probabilidade é dada por . Então um orbital não é um “caminho” fechado, mas sim uma nuvem no espaço em que fica grande (por exemplo, 90% de chance de achar o elétron ali dentro).

Resposta

Um orbital eletrônico é a “nuvem” tridimensional definida pela função de onda obtida da equação de Schrödinger, que indica a região do átomo onde a probabilidade de encontrar um elétron é maior.

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