Para o entendimento da função de onda que descreve os elétrons em um átomo multieletrônico usamos a aproximação do orbital.
© Com base na aproximação do orbital e no entendimento dos estados do átomo de hidrogênio, como seriam formados os estados dos elétrons de átomos multieletrônicos? Escreva a estrutura eletrônica dos átomos do segundo período, explicando os termos que aparecem na estrutura.
© Com base na aproximação do orbital e no entendimento dos estados do átomo de hidrogênio, como seriam formados os estados dos elétrons de átomos multieletrônicos? Escreva a estrutura eletrônica dos átomos do segundo período, explicando os termos que aparecem na estrutura.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente entender como os estados dos elétrons em átomos com mais de um elétron são formados, usando a aproximação do orbital. Além disso, queremos escrever a estrutura eletrônica dos átomos do segundo período e explicar os termos que aparecem nessa estrutura. Para resolver isso, vamos precisar conhecer os conceitos de orbitais atômicos, números quânticos e como os elétrons se distribuem nesses orbitais, especialmente comparando com o átomo de hidrogênio, que tem apenas um elétron.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é um orbital. Um orbital é uma região ao redor do núcleo de um átomo onde há alta probabilidade de encontrar um elétron. Cada orbital pode comportar até dois elétrons com spins opostos. Nos átomos de hidrogênio, que têm apenas um elétron, a descrição dos orbitais é relativamente simples e é bem definida pelos números quânticos.
Passo 3
Em átomos multieletrônicos, como os do segundo período (por exemplo, carbono, nitrogênio, oxigênio), as interações entre múltiplos elétrons complicam um pouco a descrição dos orbitais. Para simplificar, usamos a aproximação do orbital, que considera que cada elétron se move individualmente em um campo elétrico médio criado pelos demais elétrons e pelo núcleo. Isso permite que a gente ainda use conceitos de orbitais similares aos do hidrogênio, mas com algumas diferenças na energia e na distribuição dos elétrons.
Passo 4
Agora, vamos falar sobre os números quânticos, que são essenciais para descrever os estados dos elétrons:
- Número quântico principal (n): Indica o nível de energia ou a camada principal. Valores possíveis: n = 1, 2, 3, …
- Número quântico azimutal (l): Relaciona-se ao subnível ou tipo de orbital (s, p, d, f). Valores possíveis: l = 0, 1, 2, …, (n-1).
- Número quântico magnético (mₗ): Determina a orientação do orbital no espaço. Valores possíveis: mₗ = -l, …, 0, …, +l.
- Número quântico de spin (mₛ): Indica a direção do spin do elétron. Valores possíveis: mₛ = -½ ou +½.
Passo 5
Para os átomos do segundo período, estamos lidando com a camada principal n = 2. Nessa camada, temos dois tipos de orbitais:
- 2s: Onde l = 0. Esse orbital é esférico.
- 2p: Onde l = 1. Esses orbitais têm formas mais complexas (como lóbulos).
Cada orbital 2p pode ter três orientações diferentes (mₗ = -1, 0, +1), totalizando três orbitais p. Como cada orbital pode ter até dois elétrons, os três orbitais p podem acomodar até seis elétrons.
Passo 6
Vamos agora escrever a estrutura eletrônica dos átomos do segundo período, usando a notação de preenchimento de orbitais:
- Lítio (Li): 1s² 2s¹
- Berílio (Be): 1s² 2s²
- Boro (B): 1s² 2s² 2p¹
- Carbono ©: 1s² 2s² 2p²
- Nitrogênio (N): 1s² 2s² 2p³
- Oxigênio (O): 1s² 2s² 2p⁴
- Flúor (F): 1s² 2s² 2p⁵
- Neônio (Ne): 1s² 2s² 2p⁶
Passo 7
Vamos explicar os termos na estrutura eletrônica. Por exemplo, para o carbono:
- 1s²: Significa que na camada n = 1, no orbital s (l = 0), temos 2 elétrons.
- 2s²: Na camada n = 2, orbital s, também com 2 elétrons.
- 2p²: Ainda na camada n = 2, agora nos orbitais p (l = 1), temos 2 elétrons distribuídos nos três orbitais p disponíveis.
Cada parte da notação indica a distribuição dos elétrons nos diferentes orbitais, seguindo o princípio de Aufbau (preenchimento dos orbitais pelo menor nível de energia), o princípio de exclusão de Pauli (dois elétrons por orbital com spins opostos) e a regra de Hund (preenchimento individual dos orbitais degenerados antes de começar a parear os elétrons).
Resposta
Os estados dos elétrons em átomos multieletrônicos são formados através da distribuição dos elétrons em diferentes orbitais (s e p) com base na aproximação do orbital. Nos átomos do segundo período, a estrutura eletrônica é organizada na camada n = 2, preenchendo primeiro o orbital 2s e depois os orbitais 2p. Por exemplo, o carbono tem a configuração eletrônica 1s² 2s² 2p², onde 1s² indica dois elétrons no orbital s da primeira camada, 2s² dois elétrons no orbital s da segunda camada, e 2p² dois elétrons distribuídos nos três orbitais p disponíveis na segunda camada.
Exercícios relacionados
Um capacitor, com uma diferença de potencial inicial de
, é descarregado através de um resistor quando uma chave entre eles é fechada em
, a diferença de potencial entre as placas do capacitor é de
. (b) Qual a diferença de potencial entre as placas do capacitor
em t s? R: (a)
; (b)
.
em t
Para o entendimento da função de onda que descreve os elétrons em um átomo multieletrônico usamos a aproximação do orbital.
(b) Para o átomo de hidrogênio, escreva todos os possíveis estados com , com
e com
.
(b) Para o átomo de hidrogênio, escreva todos os possíveis estados com
Um fio retilíneo muito longo (ou seja, infinito) está eletrizado com uma densidade linear de cargas
. Calcule a força com que atua sobre uma carga puntiforme
colocada à distância
do fio.
Para o entendimento da função de onda que descreve os elétrons em um átomo multieletrônico usamos a aproximação do orbital.
(d) Com base nos possíveis estados que existem para o átomo de hidrogênio com e
, quantos átomos você esperaria em cada um destes períodos? Compare com o que é visto na tabela periódica.
(d) Com base nos possíveis estados que existem para o átomo de hidrogênio com