3- Questão
No modelo atômico moderno, o comportamento do elétron em torno do núcleo atômico é descrito através de funções de ondas
que são soluções da equação de Schrödinger. Nessas funções de ondas estão contidos o número quântico principal
, número quântico orbital (
), número quântico magnético (
) e número quântico do spin (
ou
). Segundo o princípio de exclusão de Pauli, dois elétrons não podem ocupar o mesmo estado quântico simultaneamente, ou seja, os números quânticos
e
não podem ser iguais em dois elétrons de um mesmo átomo. Supondo que um elemento
, possui apenas um elétron de valência com função de onda
que é caracterizada pelos números quânticos
e
, identifique o elemento e descreva a sua distribuição eletrônica.
Passo 1
O enunciado dá os números quânticos do elétron de valência do elemento
:
,
,
e
.
O que é pedido: identificar qual é o elemento e descrever a sua distribuição eletrônica (configuração eletrônica).
O que é pedido: identificar qual é o elemento
Passo 2
Entendendo o significado de cada número quântico (explicação necessária para saber em que orbital está o elétron):
-
(número quântico principal): indica a camada ou nível de energia principal. Aqui significa segunda camada (nível 2). -
(número quântico orbital ou azimutal): determina o tipo de orbital dentro da camada. Os valores de vão de a . O valor corresponde ao orbital tipo . -
(número quântico magnético): indica a orientação espacial do orbital dentro do subnível. Para um orbital (onde ) só existe . O dado é consistente com um orbital . -
(spin): indica a orientação do spin do elétron; pode ser ou . Aqui é dado .
Resumo didático curto: com
e
temos obrigatoriamente um elétron no orbital
. Como
e
, é o elétron no orbital
com spin para cima.
Passo 3
Qual a capacidade dos orbitais e como isso ajuda a montar a configuração:
- Cada orbital
(por exemplo ) tem e pode comportar no máximo dois elétrons, com spins opostos ( e ), por causa do princípio de exclusão de Pauli. - Para montar a configuração de um átomo neutro, enche-se primeiro os orbitais de menor energia (princípio de Aufbau): o orbital
vem antes do .
Passo 4
Montando a configuração eletrônica mínima que contenha um elétron de valência em
:
- Preencher primeiro
com dois elétrons emparelhados: isso dá . Esses dois elétrons têm spins e . - Em seguida, o elétron de valência está em
e é apenas um elétron no subnível : .
Portanto a configuração completa, na forma padrão, é
.
Passo 5
Determinar o número atômico (número de elétrons) e identificar o elemento:
- Soma dos elétrons na configuração:
(do ) (do ) elétrons. - Um átomo neutro com
elétrons tem número atômico , que corresponde ao elemento Lítio (símbolo químico ).
Passo 6
Verificação com o princípio de exclusão de Pauli e com os números quânticos dados:
- No orbital
há vários estados possíveis de spin; o estado fornecido é perfeitamente possível e significa que o elétron de valência é o único em e tem spin para cima. - Os dois elétrons do
estão emparelhados com spins opostos, então não conflitam com o elétron de valência segundo Pauli.
Passo 7
Forma alternativa compacta da configuração (notação de gás nobre) e observações finais:
- Notação com gás nobre:
, porque representa . - Observação prática para prova: ao ver
você já deve pensar imediatamente em um elétron em ; se esse é o único elétron de valência, o átomo neutro terá a configuração , logo , Lítio.
Resposta
Elemento: Lítio (
), número atômico
Distribuição eletrônica: (ou
), com o elétron de valência em
tendo
Distribuição eletrônica: