(n) O gás é monoatômico, dintômico ou poliatômico?.

Passo 1

Então, temos uma questão que nos apresenta o estado quântico e nos pergunta se o gás em questão é monoatômico, diatômico ou poliatômico. Vamos precisar entender um pouquinho de como os estados quânticos se relacionam com o tipo de molécula para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre estados quânticos. Em física molecular, especialmente quando analisamos a rotação das moléculas, usamos números quânticos para descrever esses estados. O símbolo representa o estado rotacional de uma molécula, onde:
  • é o número quântico rotacional total.
  • é o número quântico magnético, que indica a orientação do momento angular em relação a um campo magnético externo.

Passo 3

No caso do estado , temos:
  • : isso significa que a molécula tem um momento angular rotacional.
  • : indica que a orientação desse momento angular está alinhada de uma certa forma, mas para nossa análise, o importante é o valor de .

Passo 4

Agora, relacionando isso com o tipo de gás:
  • Gases monoatômicos, como o hélio ou o néon, consistem de átomos únicos e não possuem momento angular rotacional significativo, ou seja, seus estados rotacionais são mínimos ou inexistentes.
  • Gases diatômicos, como o oxigênio (O₂) ou o nitrogênio (N₂), têm dois átomos e, portanto, apresentam estados rotacionais mais complexos, podendo ter diferentes valores de .
  • Gases poliatômicos têm ainda mais átomos e estados rotacionais ainda mais variados.
Dado que o estado apresentado é , com um igual a 1, isso indica que a molécula tem um momento angular rotacional que não é o mínimo possível, sugerindo que a molécula tem mais de um átomo.

Passo 5

Portanto, como o gás possui um estado rotacional com , isso indica que a molécula não é monoatômica. Ela possui pelo menos dois átomos, caracterizando-a como diatômica.

Resposta

O gás é diatômico.

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