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:
- Número quântico principal (n): Indica o nível de energia ou camada onde o elétron está. Valores possíveis são números inteiros começando de 1.
- 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
- Número quântico magnético (mₗ): Indica a orientação do orbital no espaço. Seus valores vão de -l até +l.
- 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 | +½ |
2 | 2 | 0 | 0 | -½ | |
3 | 2 | 1 | -1 | +½ | |
4 | 2 | 1 | 0 | +½ | |
5 | 2 | 1 | +1 | +½ | |
S | 1 | 3 | 0 | 0 | +½ |
2 | 3 | 0 | 0 | -½ | |
3 | 3 | 1 | -1 | +½ | |
4 | 3 | 1 | 0 | +½ | |
5 | 3 | 1 | +1 | +½ | |
6 | 3 | 1 | +1 | -½ | |
Si | 1 | 3 | 0 | 0 | +½ |
2 | 3 | 0 | 0 | -½ | |
3 | 3 | 1 | -1 | +½ | |
4 | 3 | 1 | 0 | +½ | |
Cr | 1 | 4 | 0 | 0 | +½ |
2 | 3 | 2 | -2 | +½ | |
3 | 3 | 2 | -1 | +½ | |
4 | 3 | 2 | 0 | +½ | |
5 | 3 | 2 | +1 | +½ | |
6 | 3 | 2 | +2 | +½ |
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.