Faça um esboço da forma e orientação dos seguintes orbitais:
(a) 1 s , 2s e 3 s
(b) 2 px, 2 py e 2 pz
© 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3 d x^2-y^2 e 3 d z^2.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para fazer um esboço da forma e orientação de certos orbitais atômicos. Isso está relacionado à química quântica, mais especificamente à estrutura eletrônica dos átomos. Para resolver, vamos precisar entender como são as formas dos orbitais s, p e d, além de saber como eles se orientam no espaço.

Passo 2

Vamos começar com os orbitais s: 1s, 2s e 3s. Os orbitais s são esféricos, ou seja, têm a mesma forma em todas as direções ao redor do núcleo do átomo. Isso significa que a densidade eletrônica está distribuída igualmente em todas as direções.

Passo 3

Agora, vamos para os orbitais p: 2px, 2py e 2pz. Os orbitais p têm formato de halteres, com duas lobos opostos. Cada orbital p está orientado ao longo de um dos eixos cartesianos:
  • 2px está alinhado no eixo x.
  • 2py está alinhado no eixo y.
  • 2pz está alinhado no eixo z.
Isso significa que cada orbital p aponta em direções perpendiculares entre si, cobrindo todo o espaço ao redor do núcleo.

Passo 4

Por último, os orbitais d: 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3dx²−y² e 3dz². Os orbitais d têm formas mais complexas:
  • 3dxy, 3dxz e 3dyz têm formato de quatro lobos, localizado entre os eixos.
  • 3dx²−y² também tem quatro lobos, mas alinhados diretamente nos eixos x e y.
  • 3dz² é um pouco diferente: tem um formato de anel circular ao redor do eixo z e dois lobos ao longo desse eixo.
Essas orientações permitem que os orbitais d ocupem diferentes posições no espaço, evitando sobreposição excessiva entre si.

Resposta

  • 1s, 2s e 3s: São orbitais esféricos, com a densidade eletrônica distribuída igualmente em todas as direções ao redor do núcleo.
  • 2px, 2py e 2pz: São orbitais em forma de halteres, cada um orientado ao longo de um dos eixos cartesianos x, y e z, respectivamente.
  • 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3dx²−y² e 3dz²:
    • 3dxy, 3dxz e 3dyz: Têm quatro lobos situados entre os eixos coordenados.
    • 3dx²−y²: Quatro lobos alinhados diretamente nos eixos x e y.
    • 3dz²: Possui um anel circular ao redor do eixo z e dois lobos ao longo desse eixo.
Essas descrições representam as formas e orientações dos orbitais solicitados.

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