Considere os seguintes pares de orbitais pertencentes a espécies polieletrônicas isoladas. Em cada par, indique qual orbital tem menor energia, ou indique se as energias são iguais.
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para comparar a energia de diferentes pares de orbitais em espécies polieletrônicas isoladas. Isso está relacionado com a estrutura eletrônica dos átomos e como os elétrons ocupam esses orbitais. Para resolver, vamos precisar saber como a energia dos orbitais varia com o número quântico principal e secundário, além da ordem de energia dos orbitais.
Passo 2
Vamos começar com a letra a)
e
.
Sabemos que os orbitais
do mesmo tipo aumentam de energia conforme o número quântico principal
aumenta. Ou seja, quanto maior o valor de
, maior a energia do orbital.
Assim, o orbital
tem menor energia que o
.
Passo 3
Agora, vamos para a letra b)
e
.
Dentro do mesmo nível de energia principal (
), os orbitais
têm menor energia que os orbitais
. Isso acontece porque os orbitais
são mais próximos do núcleo e têm menor energia.
Portanto, o
tem menor energia que o
.
Passo 4
Chegamos à letra c)
e
.
Os orbitais
com diferentes orientações (
e
) no mesmo nível de energia possuem a mesma energia. Eles são degenerados.
Então,
e
têm a mesma energia.
Passo 5
Vamos para a letra d)
e
.
No mesmo nível principal (
), os orbitais
têm menor energia que os orbitais
. Isso porque os orbitais
têm formas mais complexas e são menos estáveis em comparação aos
.
Portanto,
tem menor energia que
.
Passo 6
Por fim, a letra e)
e
.
Comparando diferentes níveis principais (
e
), os orbitais do nível
(
) têm menor energia que os orbitais do nível
(
). Isso está de acordo com o fato de que, à medida que
aumenta, a energia dos orbitais também aumenta.
Logo,
tem menor energia que
.
Resposta
a)
tem menor energia que
.
b)
tem menor energia que
.
c)
e
têm a mesma energia.
d)
tem menor energia que
.
e)
tem menor energia que
.
Exercícios relacionados
Escreva e configuração eletrônica dos estados fundamentais de (a)
; (b)
.
Quais os números quânticos
e
correspondentes aos seguintes orbitais:
a) ;
b) ;
c) .
a)
b)
c)
Quantos prótons há no íon
de configuração
?
Explique por que a energia de ionização do B (
) é menor que a do Be (
).