Elabore uma tabela mostrando os valores dos quatro números quânticos, para cada elétron de valência, dos seguintes átomos no estado fundamental: a) N ; b) S ; c) Si ; d) Cr

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa criar uma tabela mostrando os quatro números quânticos para cada elétron de valência dos átomos Nitrogênio (N), Enxofre (S), Silício (Si) e Cromo (Cr) no estado fundamental. Para isso, vamos usar conceitos de química quântica, especificamente sobre os números quânticos e a configuração eletrônica dos elementos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são os números quânticos. Eles são como “endereços” que descrevem o estado de um elétron em um átomo. Existem quatro números quânticos:
  1. Número quântico principal (n): Indica o nível de energia ou camada onde o elétron está. Valores possíveis são números inteiros começando de 1.
  2. Número quântico azimutal (l): Relaciona-se ao subnível ou tipo de orbital (s, p, d, f). Os valores vão de 0 até (n-1).
    • l = 0 → orbital s
    • l = 1 → orbital p
    • l = 2 → orbital d
    • l = 3 → orbital f
  3. Número quântico magnético (mₗ): Indica a orientação do orbital no espaço. Seus valores vão de -l até +l.
  4. Número quântico de spin (mₛ): Representa a rotação do elétron ao redor de seu próprio eixo. Pode ser +½ ou -½.

Passo 3

Agora, vamos determinar os elétrons de valência para cada átomo. Elétrons de valência são os elétrons na camada mais externa que participam de ligações químicas.
  • Nitrogênio (N): Z = 7 → Configuração eletrônica: 1s² 2s² 2p³ → 5 elétrons de valência (2s² 2p³).
  • Enxofre (S): Z = 16 → Configuração eletrônica: [Ne] 3s² 3p⁴ → 6 elétrons de valência (3s² 3p⁴).
  • Silício (Si): Z = 14 → Configuração eletrônica: [Ne] 3s² 3p² → 4 elétrons de valência (3s² 3p²).
  • Cromo (Cr): Z = 24 → Configuração eletrônica: [Ar] 3d⁵ 4s¹ → 6 elétrons de valência (4s¹ 3d⁵).

Passo 4

Vamos atribuir os números quânticos para cada elétron de valência.
Para os orbitais s (l = 0):
  • mₗ = 0 (já que l = 0)
  • mₛ pode ser +½ ou -½
Para os orbitais p (l = 1):
  • mₗ = -1, 0, +1
  • mₛ pode ser +½ ou -½
Para os orbitais d (l = 2):
  • mₗ = -2, -1, 0, +1, +2
  • mₛ pode ser +½ ou -½

Passo 5

Vamos montar a tabela com os números quânticos para cada elétron de valência:

Resposta

Elemento Elétron n l mₗ mₛ
N 1 2 0 0
2 2 0 0
3 2 1 -1
4 2 1 0
5 2 1 +1
S 1 3 0 0
2 3 0 0
3 3 1 -1
4 3 1 0
5 3 1 +1
6 3 1 +1
Si 1 3 0 0
2 3 0 0
3 3 1 -1
4 3 1 0
Cr 1 4 0 0
2 3 2 -2
3 3 2 -1
4 3 2 0
5 3 2 +1
6 3 2 +2
Observações:
  • Para o Cromo (Cr), devido à estabilidade de subníveis meio preenchidos, um elétron do 4s é promovido para o 3d, resultando na configuração [Ar] 3d⁵ 4s¹.
  • Os valores de mₛ alternam entre +½ e -½ para representar o spin dos elétrons.

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