Em relação ao spin, explique:
Por que dois elétrons com spins opostos podem ocupar o mesmo orbital?
Por que dois elétrons com spins opostos podem ocupar o mesmo orbital?
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para entender por que dois elétrons com spins opostos conseguem ficar no mesmo orbital. Isso é conteúdo de mecânica quântica básica: mais precisamente, sobre números quânticos e o Princípio de Exclusão de Pauli. Para resolver, vamos precisar saber o que são os quatro números quânticos (n, ℓ, mℓ e ms) e o que diz o Princípio de Exclusão de Pauli.
Passo 2
Antes de tudo, o que é “spin”?
- Spin é um tipo de momento angular intrínseco do elétron.
- Ele não “gira” como uma bola, mas age como se tivesse momento angular.
- Esse spin gera um número quântico próprio, chamado
, que só pode valer ou .
Passo 3
Como um elétron num átomo é descrito?
Cada elétron é caracterizado por quatro números quânticos:
Cada elétron é caracterizado por quatro números quânticos:
-
: nível de energia (1,2,3…) -
: forma do orbital (0,1,2…) -
: orientação espacial do orbital (de a ) -
: spin (+ ou – )
O orbital em si é definido pelos três primeiros
. Dentro de um mesmo orbital, só “cabe” um segundo elétron se ele diferir em algo dos outros — e esse “algo” só pode ser o spin, ou seja,
.
Passo 4
O que diz o Princípio de Exclusão de Pauli?
Nenhum par de elétrons em um átomo pode ter os quatro números quânticos iguais simultaneamente. Logo:
Nenhum par de elétrons em um átomo pode ter os quatro números quânticos iguais simultaneamente. Logo:
- Se já tem um elétron com
em um orbital , só sobra para outro elétron entrar ali. - Assim, eles não violam o Pauli, pois diferem em
.
Resposta
Dois elétrons de spins opostos podem ocupar o mesmo orbital porque, apesar de compartilharem
,
e
, eles diferem em
(
e
). Isso satisfaz o Princípio de Exclusão de Pauli.