NÚMEROS QUÂNTICOS PRINCIPAL, SECUNDÁRIO, MAGNÉTICO E SPIN Prof. Nilsonmar

NÚMEROS QUÂNTICOS Os orbitais atômicos são identificadas por três números quânticos: n – número quântico principal; l – número quântico de momento angular, secundário ou azimutal; ml – número quântico magnético. O elétron possui um movimento de rotação que é identificado pelo número quântico de spin (ms).

NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico principal (n) indica a energia e o tamanho da orbital (distância média do elétron ao núcleo). Só pode ter valores inteiros: n = 1, n = 2, n = 3… Quando o valor de n é maior, a energia e o tamanho da orbital serão maiores. Orbitais com o mesmo valor de n pertencem ao mesmo nível de energia.

NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico de momento angular - secundário - (l) indica a forma da orbital (tipo de orbital):

NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico magnético (ml) indica a orientação do orbital no espaço. As orbitais podem estar orientadas segundo os eixos x, y ou z (ex: px, py ou pz). Só pode ter valores inteiros entre – l e + l : Se l = 0, então ml = 0; Se l = 1, então pode ser ml = -1, ml = 0 ou ml = +1

NÚMEROS QUÂNTICOS Para cada n há n2 orbitais.

NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico de spin (ms) indica o sentido do movimento de rotação do elétron (no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário) e explica o fato dos elétrons se comportarem como pequenos ímas. Só pode ter os valores ms = -1/2 ou ms = +1/2

NÚMEROS QUÂNTICOS Para identificar um orbital são necessários três números quânticos (n, l e ml). Para identificar um elétron no átomo são necessários quatro números quânticos (n, l, ml e ms). O orbital 3s é identificado por três números quânticos: n = 3, l = 0 e ml = 0 ou (3, 0, 0). Os elétrons que se podem encontrar num orbita 3s são identificados por quatro números quânticos: n = 3, l = 0, ml = 0 e ms = +1/2 ou (3, 0, 0, +1/2); n = 3, l = 0, ml = 0 e ms = -1/2 ou (3, 0, 0, -1/2).

NÚMEROS QUÂNTICOS Diagrama de caixas – Representação do orbital com 2 elétrons: A seta para cima representa ms = -1/2 e a seta para baixo representa o ms = +1/2 Um orbital 3s com dois elétrons representa-se por 3s2. Cada orbital só pode ter, no máximo, 2 elétrons. Para cada n há n2 orbitais e, no máximo, 2n2 elétrons.

Orbitais As orbitais s têm uma forma esférica.

Orbitais Os orbitais p têm uma forma de dois lóbulos simétricos, orientados segundo cada um dos eixos x, y ou z.

Orbitais A energia dos orbitais é maior quando n é maior. Em átomos mono eletrônicos (só com um elétron), as orbitais com o mesmo valor de n têm a mesma energia.

Orbitais Em átomos poli eletrônicos, as orbitais com o mesmo valor de n e com maior valor de l têm mais energia (ex: E2p > E2s). Os orbitais com o mesmo valor de n e de l (ex: 2px, 2py e 2pz) têm a mesma energia.

Orbitais O tamanho e a energia do mesmo tipo de orbital são diferentes quando os átomos são diferentes. Por exemplo, a orbital 1s do potássio (19K) é menor e tem menos energia do que a orbital 1s do sódio (11Na). Isto acontece porque o núcleo do potássio tem mais prótons e atrai mais os elétrons (ficam mais perto do núcleo e a sua energia é menor).

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Configuração eletrônica – Maneira como os elétrons se distribuem nos orbitais. Princípio da Energia Mínima – Os elétrons estão distribuídos nos orbitais de menor energia, de modo a que a energia do átomo seja mínima (o átomo está no estado fundamental e é mais estável). Se os átomos estiverem excitados, têm elétrons que estão em níveis de energia superiores, quando podiam estar em orbitais com menor energia.

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Princípio de Exclusão de Pauli – Numa orbital só podem existir, no máximo, dois elétrons com spins opostos (não pode existir mais do que um elétron com os mesmos números quânticos)­.

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Diagramas de caixas:

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Regra de Hund – Nos orbitais com a mesma energia (ex: 2px, 2py e 2pz ), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital (elétron desemparelhado), de modo a ficarem com o mesmo spin, e só depois se completam os orbitais com um elétron de spin oposto. Friedrich Hund - físico Alemão – (1896/1997)

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Diagrama de Linus Pauling – Diagrama de preenchimento dos orbitais, que facilita a escrita das configurações eletrônicas dos átomos, de acordo com o Princípio da Energia Mínima.

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Configurações eletrônicas de átomos no estado fundamental (os elétrons estão todos nos orbitais de menor energia):

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Cerne – Conjunto do núcleo com os elétron mais internos. Os elétrons do cerne de um elemento representam-se através da configuração eletrônica do gás nobre que é anterior a esse elemento. Neste tipo de representação, aparecem apenas os orbitais de valência (orbitais do último nível que têm mais energia), com os respectivos elétrons de valência, e as orbitais d dos elementos de transição.

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS Configurações eletrônicas de átomos no estado excitado (existem elétrons em orbitais de maior energia, com lugares livres em orbitais de energia inferior): 1s2 2s2 2p6 3s1 3p1 1s2 2s2 2p3 3s1 1s2 2s2 2p6 4s1