Para a quarta camada do átomo de hidrogênio: a) preveja o número de subcamadas, b) identifique cada uma dessas subcamadas e c) responda quantos orbitais existem em cada uma dessas subcamadas.
Passo 1
O enunciado pede três coisas para a quarta camada do átomo de hidrogênio:
a) prever o número de subcamadas;
b) identificar cada uma dessas subcamadas;
c) dizer quantos orbitais existem em cada uma dessas subcamadas.
a) prever o número de subcamadas;
b) identificar cada uma dessas subcamadas;
c) dizer quantos orbitais existem em cada uma dessas subcamadas.
Informação dada (implícita no enunciado): estamos tratando da quarta camada, ou seja, do número quântico principal
.
Passo 2
Conceitos essenciais (bem devagarinho, como se estivéssemos estudando juntos):
- O número quântico principal
é um inteiro positivo que determina a “camada” do elétron. Aqui temos . - Para cada
há vários subníveis (subcamadas) determinados pelo número quântico azimutal . - O número
pode assumir os valores inteiros . - Cada valor de
corresponde a uma subcamada com nome: é , é , é , é , e assim por diante.
- O número
- O número quântico magnético
indica os orbitais dentro de uma subcamada. - Para um dado
, varia por todos os inteiros de até . - Portanto, o número de valores possíveis de
(ou seja, o número de orbitais naquela subcamada) é .
- Para um dado
Resumo das fórmulas úteis que usaremos:
- valores possíveis de
: . - número de orbitais na subcamada de dado
: . - número total de orbitais na camada
: (isto é útil para checar).
Passo 3
Aplicando ao caso
: primeiro encontramos todos os valores de
.
Como vai de
até
, para
temos
Como
Cada um desses correspondem a uma subcamada distinta. Então já vemos quantas subcamadas existem (conte os valores de
).
Passo 4
Nomeando as subcamadas (cada
tem um nome convencional):
-
→ subcamada . -
→ subcamada . -
→ subcamada . -
→ subcamada .
Portanto temos as subcamadas
,
,
e
dentro da quarta camada.
Passo 5
Agora contamos quantos orbitais há em cada subcamada usando
:
- Para
( ): número de orbitais . - Para
( ): número de orbitais . - Para
( ): número de orbitais . - Para
( ): número de orbitais .
Fazendo a soma para checar a camada inteira:
e isso confere com a fórmula total
porque
. Boa checagem — não bateu errado!
Passo 6
Comentário prático e dica para prova (rápido e motivador):
- Sempre que te pedirem a estrutura de uma camada
, basta lembrar: existem valores de (ou seja, subcamadas), os nomes vão em ordem e cada subcamada tem orbitais. - Se precisar do número total de orbitais da camada, use
. Você consegue memorizar isso fácil e usar na prova.
Resposta
a)
b)
(
),
(
),
(
),
(
)
c)
;
;
;