No átomo de hidrogênio os orbitais
e
possuem energias idênticas, porém no átomo de cloro o orbital
possui energia menor que o orbital
. Explique.
Passo 1
Resumo do Enunciado e Conteúdo:
O exercício nos pergunta por que, no átomo de hidrogênio, os orbitais e
têm a mesma energia, enquanto no átomo de cloro, o orbital
tem energia menor que o orbital
. Vamos abordar conceitos de estruturas eletrônicas, níveis de energia e efeitos de blindagem para entender essa diferença.
O exercício nos pergunta por que, no átomo de hidrogênio, os orbitais
Passo 2
Entendendo os Orbitais:
Primeiro, precisamos saber que os orbitais e
são regiões ao redor do núcleo onde os elétrons têm maior probabilidade de serem encontrados. Os orbitais
têm forma esférica, enquanto os
têm forma de halteres.
Primeiro, precisamos saber que os orbitais
Passo 3
Energia dos Orbitais no Hidrogênio:
No átomo de hidrogênio, que tem apenas um próton no núcleo e um elétron, os níveis de energia dependem apenas do número quântico principal . Isso significa que para um dado
, todos os orbitais
,
,
, etc., têm a mesma energia. Por isso,
e
são degenerados (têm a mesma energia).
No átomo de hidrogênio, que tem apenas um próton no núcleo e um elétron, os níveis de energia dependem apenas do número quântico principal
Passo 4
Introduzindo o Átomo de Cloro:
O cloro tem mais prótons no núcleo e mais elétrons ao redor. Isso faz com que os elétrons experimentem uma carga nuclear efetiva maior e efeitos de blindagem mais significativos.
O cloro tem mais prótons no núcleo e mais elétrons ao redor. Isso faz com que os elétrons experimentem uma carga nuclear efetiva maior e efeitos de blindagem mais significativos.
Passo 5
Efeito da Blindagem:
A blindagem ocorre porque os elétrons internos reduzem a atração que os elétrons externos sentem do núcleo. No cloro, os elétrons nos orbitais são mais eficazes em blindar os elétrons
, porque os orbitais
têm uma maior densidade eletrônica próxima ao núcleo.
A blindagem ocorre porque os elétrons internos reduzem a atração que os elétrons externos sentem do núcleo. No cloro, os elétrons nos orbitais
Passo 6
Energia dos Orbitais no Cloro:
Devido à melhor blindagem dos elétrons , os elétrons nos orbitais
ficam mais atraídos pelo núcleo e têm menor energia comparados aos orbitais
, que são menos blindados. Assim, no cloro, o orbital
tem energia menor que o orbital
.
Devido à melhor blindagem dos elétrons
Resposta
No átomo de hidrogênio, os orbitais
e
têm a mesma energia porque dependem apenas do nível quântico
. Já no cloro, devido à maior quantidade de elétrons que causam blindagem, o orbital
é mais bem blindado e, portanto, tem energia menor que o orbital
.