Exercícios Resolvidos de Números Quânticos e Funções de Onda

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Enunciado

Qual orbital tem maior energia: o orbital 2s ou 2p no átomo de hidrogênio? Isto também é válido para o He? Explique.

Passo 1

Em um átomo de hidrogênio, a energia é dada por:

E n = - h R n ²

Logo, ela só depende do número quântico principal n .

Como, no enunciado, os dois orbitais possuem o mesmo n ( n = 2 ), para o hidrogênio ambos possuem a mesma energia. São orbitais degenerados.

Passo 2

O mesmo pensamento é válido para outros átomos com apenas 1 elétron (como o He+ ou o Li2+), que são chamados de átomos hidrogenóides.

Mas e pro He?

O He possui dois elétrons e o cálculo de energia dos seus orbitais é bastante diferente porque deve incluir, por exemplo, a repulsão entre os elétrons e a blindagem de um elétron sobre o outro (enfraquecimento da atração núcleo-elétron devido a presença de outros elétrons na eletrosfera).

Para átomos multieletrônicos, dentro de uma mesma camada (mesmo n ) a energia é maior quanto maior for o número quântico azimutal ( l ).

No caso, para a energia dentro de um mesmo nível:

s < p < d < f …

E no átomo de He o orbital 2p é mais energético que o orbital 2s.

Resposta

Hidrogênio: ambos orbitais com mesma energia.

Hélio: 2p mais energético que 2s.

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