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
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. A pergunta fala sobre os possíveis estados de energia para um átomo de hidrogênio com níveis quânticos principais
,
e
. Queremos saber quantos átomos esperaríamos em cada um desses períodos com base nesses estados e depois comparar com o que vemos na tabela periódica. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre os níveis de energia nos átomos e como eles se relacionam com os períodos na tabela periódica.
Passo 2
Vamos começar lembrando que, em um átomo, os elétrons ocupam níveis de energia chamados de camadas ou níveis principais, representados pelo número quântico
. Cada nível
pode ter diferentes subníveis de energia, como
,
,
, etc. A capacidade máxima de elétrons em cada nível pode ser calculada usando a fórmula
.
Passo 3
Vamos aplicar essa fórmula para cada valor de
dado na questão:
-
Para
: -
Para
: -
Para
:
Passo 4
No entanto, a questão parece estar focada nos estados disponíveis para cada camada, considerando a configuração dos orbitais:
-
Para
, os subníveis são e : -
pode acomodar 2 elétrons. -
pode acomodar 6 elétrons. - Total:
elétrons.
-
-
Para
, os subníveis são , e : -
pode acomodar 2 elétrons. -
pode acomodar 6 elétrons. -
pode acomodar 10 elétrons. - Total:
elétrons.
-
-
Para
, os subníveis são , , e : -
pode acomodar 2 elétrons. -
pode acomodar 6 elétrons. -
pode acomodar 10 elétrons. -
pode acomodar 14 elétrons. - Total:
elétrons.
-
Passo 5
Agora, vamos relacionar isso com os períodos na tabela periódica. Cada período na tabela corresponde a um nível principal
:
- 2º Período: Esperaríamos 8 elementos (baseado em 8 elétrons possíveis).
- 3º Período: Esperaríamos 18 elementos (baseado em 18 elétrons possíveis).
- 4º Período: Esperaríamos 32 elementos (baseado em 32 elétrons possíveis).
Passo 6
Vamos comparar isso com a tabela periódica real:
- 2º Período: Na realidade, temos 8 elementos (de Lítio a Neônio), o que coincide com nossa expectativa.
- 3º Período: Aqui, também temos 8 elementos (de Sódio a Argônio), mas nossa expectativa era de 18. A diferença ocorre porque, nos elementos mais leves, alguns orbitais (como
) ainda não estão sendo preenchidos. - 4º Período: Na tabela periódica, temos 18 elementos (de Potássio a Criptônio), o que também é menor que nossa expectativa inicial de 32. Isso ocorre porque os orbitais
e começam a ser preenchidos nos períodos seguintes.
Resposta
Então, baseando-se nos possíveis estados de energia, esperaríamos 8 átomos no 2º período, 18 no 3º e 32 no 4º. Contudo, na tabela periódica real, o 2º período tem 8 elementos, o 3º período também tem 8 elementos, e o 4º período tem 18 elementos. A diferença é devido ao preenchimento gradual dos orbitais nos níveis superiores.
Exercícios relacionados
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.
© 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.
Você dispõe de duas esferas metálicas neutras e fixas em suportes de madeira. Descreva um procedimento para eletrizar as esferas de forma que elas fiquem com cargas iguais e de valores absolutos exatamente iguais.
Explique o significado físico do quadrado da função de onda
.