Com relação aos números quânticos responda: a) O número de elétrons no orbital p do terceiro nível do elemento de número atômico 16. b) O conjunto dos quatro números quânticos para o último elétron de um átomo neutro, cuja configuração é: 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{2}.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  1. (a) Determinar o número de elétrons no orbital p do terceiro nível do elemento de número atômico 16.
  2. (b) Para o átomo neutro cuja configuração eletrônica é 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}, fornecer o conjunto dos quatro números quânticos do último elétron.
Informações dadas que usaremos:
  • O elemento tem número atômico 16 (ou seja, tem 16 elétrons num átomo neutro).
  • A configuração eletrônica fornecida no item (b) é exatamente 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}.
  • Precisamos usar conceitos básicos sobre ocupação de orbitais e os quatro números quânticos ( n, l, m_l, m_s).

Passo 2

Entendendo como construir a configuração eletrônica — regra prática (muito usada em provas):
  • A ordem de preenchimento dos subníveis, de energia mais baixa para mais alta, começa assim: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, …
  • Cada subnível tem capacidade máxima: subnível s comporta 2 elétrons, p comporta 6 elétrons, d comporta 10, etc.
    Vou usar isso para montar a configuração do elemento com Z=16.

Passo 3

Preenchendo elétrons até Z=16 passo a passo:
  • 1s aceita 2 → agora temos 2 elétrons (restam 14).
  • 2s aceita 2 → agora temos 4 elétrons (restam 12).
  • 2p aceita 6 → agora temos 10 elétrons (restam 6).
  • 3s aceita 2 → agora temos 12 elétrons (restam 4).
  • O próximo é 3p, que pode aceitar até 6 elétrons. Como restam 4 elétrons, eles irão para 3p.

Passo 4

Escrevendo a configuração final do átomo com Z=16:
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{4}
Notei que os 4 elétrons restantes após preencher até 3s ocupam o subnível 3p, resultando em 3p^{4}.

Passo 5

Respondendo (a): número de elétrons no orbital p do terceiro nível.
  • Pelo passo anterior, o subnível 3p está com 4 elétrons.
  • Lembre que “orbital p do terceiro nível” aqui se refere ao subnível 3p.
    Portanto a resposta do item (a) é 4.

Passo 6

Agora vou tratar (b). Primeiro identifico o total de elétrons da configuração dada:
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}
Somando os expoentes: 2+2+6+2+6+2 = 20. Logo é um átomo neutro com 20 elétrons (ou seja, Z=20).

Passo 7

Identificando onde está o “último elétron” da configuração dada:
  • A configuração termina em 4s^{2}. Isso significa que os dois elétrons mais externos ocupam o subnível 4s.
  • O “último elétron” corresponde ao segundo elétron do 4s (o elétron que completa 4s^{2}).

Passo 8

Revisão dos quatro números quânticos e seus valores permitidos (explicação didática):
  • n (número quântico principal): indica o nível de energia; valores inteiros positivos \,n=1,2,3,\dots.
  • l (número quântico azimutal ou do momento angular orbital): para um dado n, l=0,1,\dots,n-1. O tipo de subnível é identificado por l: l=0\Rightarrow s, l=1\Rightarrow p, l=2\Rightarrow d, etc.
  • m_l (número quântico magnético): para um dado l, m_l pode ser -l,-l+1,\dots,0,\dots,l-1,l. Ele identifica qual orbital dentro do subnível (por exemplo, para p: m_l=-1,0,+1).
  • m_s (número quântico de spin): pode assumir apenas dois valores \,m_s=+\tfrac{1}{2} ou -\tfrac{1}{2}, correspondendo aos dois sentidos de spin do elétron.

Passo 9

Aplicando isso ao elétron no subnível 4s:
  • Para um elétron em 4s, o número quântico principal é \,n=4 (porque estamos no nível 4).
  • O subnível é s, então l=0.
  • Como l=0, o único valor possível de m_l é m_l=0.
  • Para o spin m_s: o subnível 4s tem 2 elétrons ( 4s^{2}), ou seja, os dois elétrons ocupam o mesmo orbital ( n=4,\;l=0,\;m_l=0) e, pelo princípio de exclusão de Pauli, devem ter spins opostos. O primeiro elétron que entrou normalmente é escrito como m_s=+\tfrac{1}{2} e o segundo (o “último” elétron) terá m_s=-\tfrac{1}{2}.

Passo 10

Concluindo o item (b): o conjunto de quatro números quânticos do último elétron (o segundo em 4s) é
n=4,\quad l=0,\quad m_l=0,\quad m_s=-\tfrac{1}{2}.

Resposta

a) 4
b) n=4,\; l=0,\; m_l=0,\; m_s=-\tfrac{1}{2}

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