Números Quânticos - Ciência em Ação
Postado em 19/02/2019 21/03/2019 por Prof. Paulo Valim
Você já ouviu falar do princípio da incerteza de Heisenberg?
Esse cientista demonstrou, usando os conceitos da mecânica quântica, que é impossível determinar, simultaneamente, com precisão, a velocidade e a posição de um elétron no átomo. Este princípio, conhecido também por princípio da incerteza, estabelece que não se pode afirmar que exista uma órbita definida para o elétron. Sendo assim, ele considerou que existem regiões, denominadas orbitais, em torno do núcleo que a probabilidade de encontrar o elétron é máxima.
Orbitais são regiões do espaço com maior probabilidade de encontrar os elétrons
O movimento do elétron ao redor do núcleo foi descrito por Schrödinger, mediante uma equação matemática denominada equação de onda, que relaciona a natureza corpuscular (partícula), a energia, a carga e a massa do elétron.
As soluções numéricas para essa equação, foram denominadas números quânticos, e permitem que cada elétron seja caracterizado pela sua quantidade de energia.
Sendo assim, os números quânticos são como códigos matemáticos que estão associados a energia do elétron. A caracterização de cada elétron no átomo é feita por quatro números quânticos: principal (n), secundário ou azimutal (l), magnético (m ou m1) e spin (s ou ms).
Lembrando que em um mesmo átomo não existem dois elétrons com os mesmos números quânticos. Temos aqui o Princípio de Exclusão de Pauli.
Cada nível de energia ou camada é um número quântico representado por "n". Portanto, o principal indica o nível de energia ou camada que o elétron está.
Camadas Principal (n)
Secundário ou azimutal (l)
Cada nível é composto por subníveis que são representados pelo número quântico secundário ou azimutal representado pela letra "l". Mas como saber em qual número quântico secundário o elétron se encontra?
Secundário (l) Subnível
Logo, se o elétron está no subnível "s", por exemplo, significa que o número quântico secundário é zero.
Indica a região de máxima probabilidade de se encontrar o elétron, essa região é denominada orbital. Cada orbital, comporta no máximo 2 elétrons.
O orbital é representado geralmente por um quadrado. Para entender como determinar esse número quântico, vamos representar os elétrons nos orbitais.
Aqui temos a representação de um orbital. O elétrons são representados pela seta que é chamada de spin.
Orbital incompleto com um elétron (elétron desemparelhado): ​
Orbital completo com dois elétrons (elétrons emparelhados): ​
Ao preencher esses orbitais, deve-se seguir a Regra de Hund. Ela diz que os orbitais devem ser preenchidos com todas as setas para cima e só depois voltamos preenchendo com as setas para baixo (ou o contrário). Cada subnível possui uma quantidade de orbitais, que estão de acordo com a quantidade de elétrons que cada subnível comporta. Logo temos que:
O subnível s só possui um orbital, isso significa que ele tem só uma forma em relação a sua orientação espacial, que é esférica.
Já o subnível p possui três orientações espaciais, pois, conforme mostrado abaixo, ele é um duplo ovoide:
valores possíveis para m = +1, 0 ou -1
O subnível d possui cinco orientações espaciais possíveis, sendo que o número magnético pode apresentar os seguintes valores:
Valores possíveis para m = -2, -1, 0, +1, +2
Por fim, temos o subnível f que possui sete orientações espaciais possíveis
Valores possíveis para m =-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Contudo temos as seguintes possibilidades:
Subnível Valores de l Valores de m Orbitais Representação gráfica
p 1 +1, 0, -1 3
d 2 -2, -1, 0, +1, +2 5
f 3 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 7
Spin (s ou ms)
Está relacionado à rotação do elétron em torno do próprio eixo. Esse número quântico é utilizado para distinguir os elétrons de um mesmo orbital. A um deles é atribuído o valor +1/2 e ao outro, o valor –1/2. A representação gráfica dos elétrons num mesmo orbital pode ser feita de duas maneiras: