A representação de superfície limite de um dos orbitais para a camada em que n = 3 de um átomo de hidrogênio é mostrada a seguir.

(a) Qual é o número quântico ‘l’ para esse orbital?

(b) Como podemos classificar esse orbital?

(c) Como esse esboço poderia ser modificado para mostrar o orbital análogo da camada em que n = 4:

I – Não mudaria;

II – O diagrama seria maior;

III – Outro lobo seria adicionado ao longo do eixo +x;

IV – O lobo no eixo +y seria maior do que o lobo no eixo –y;

Passo 1

A camisa do Jimmy Neutron existe e não nos deixa mentir. Os orbitais moleculares – principalmente no átomo de H – são ELÍPTICOS.

Isso significa que a proposta de Bohr estava correta, mas ainda precisava de alguns ajustes. Um deles é a condição de MOMENTO ANGULAR, que faz com que o elétron (no trajeto ao redor do núcleo) não possua uma trajetória exclusivamente circular.

Nesse caso, podemos associar, para cada orbital, em cada nível energético, uma função de onda extremamente complexa dividida em partes que representam:

→ A DISTÂNCIA DO ELÉTRON AO NÚCLEO (contabilizada mesmo em saltos quânticos).

→ O CAMINHO QUE ESSE ELÉTRON VAI PERCORRER (e como seria o modelo do desenho espacial desse trajeto).

Com essas duas informações em mente, podemos prosseguir como:

Passo 2

(a)

O número ‘l’ está relacionado com o formato do orbital, sendo relacionado ao GRÁFICO DA FUNÇÃO DE ONDA do orbital e, consequentemente, ao MOMENTO ANGULAR do elétron ao redor do orbital.

Esse número varia, em números inteiros de 0 em diante, visto que SEMPRE EXISTE MOMENTO ANGULAR = 0

→ em dada existência, sempre haverá um local no qual a probabilidade de encontrar o elétron ao redor do núcleo é de 100%

→ quando o gráfico QUALQUER ‘l’ PASSAR POR 0 significa que haverá uma região nodal e, nesse caso, a probabilidade de encontrar o elétron é NULA.

Como, no gráfico, há apenas UM PONTO atravessando a origem dos eixos, há 1 região nodal e, consequentemente:

l = 1

Ou seja, no desenho, trata-se de um orbital do tipo ‘p’

(b)

A classificação do orbital será construída de duas formas:

I) Parte RADIAL da função de onda – n

→ relacionada ao NÍVEL DE ENERGIA (EXTENSÃO/TAMANHO) do orbital

II) Parte ANGULAR da função de onda – l

→ relacionada ao FORMATO (GRÁFICO NO ESPAÇO DA FUNÇÃO) do orbital

O orbital, no desenho, possui l = 1 e, de acordo com o enunciado, n = 3. Portanto, trata-se de um orbital ‘3p’.

(c)

Caso n = 4, o NÍVEL DE ENERGIA desse orbital seria AUMENTADO (sentido de EXPANSÃO DE CAMADA ELETRÔNICA). Essa condição NÃO ACARRETARIA EM MUDANÇAS DA FORMA DO ORBITAL, mantendo-se como um orbital ‘p’, porém, de 4º camada, circundando o orbital desenhado fazendo com que o diagrama fosse maior, sem alteração nos eixos.

Resposta

(a) l = 1 – uma região nodal;

(b) n = 3; l = 1 – orbital desenhado na questão classificado como 3p;

(c) Com n = 4, o orbital seria classificado como 4p → II – maior sem alteração nos eixos;