Os orbitais de átomos multieletrônicos são degenerados (possuem a mesma energia) para um mesmo valor de n? Explique a sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre se os orbitais de átomos com mais de um elétron têm a mesma energia quando compartilham o mesmo número quântico principal, o $ n $. Vamos usar conceitos de química quântica, como níveis de energia e interações entre elétrons, para entender isso.
Passo 2
Primeiro, é importante saber que em átomos com um único elétron, tipo o hidrogênio, todos os orbitais que têm o mesmo $ n $ (como 2s e 2p) possuem a mesma energia. Isso significa que eles são degenerados.
Passo 3
Mas em átomos com múltiplos elétrons, as coisas mudam. Os elétrons começam a interagir entre si devido às forças de repulsão. Essa interação faz com que os diferentes tipos de orbitais (que além de $ n $ têm outros números quânticos, como o $ l $) passem a ter energias distintas, mesmo que compartilhem o mesmo $ n $.
Passo 4
Por exemplo, no nível $ n = 2 $, temos os orbitais 2s e 2p. Em átomos multieletrônicos, o orbital 2s tem energia diferente do 2p porque a forma e a distribuição espacial desses orbitais interagem de maneira diferente com os outros elétrons do átomo.
Passo 5
Essa divisão de energia é chamada de desdobramento de energia e ocorre porque os elétrons em estados com diferentes $ l $ (como s e p) têm diferentes níveis de energia devido ao seu movimento e à forma como são “blindados” pelos outros elétrons.
Resposta
Não, nos átomos com múltiplos elétrons, os orbitais que têm o mesmo $ n $ mas diferentes $ l $ não são degenerados. Eles possuem energias distintas devido às interações entre os elétrons, fazendo com que orbitais com o mesmo número quântico principal $ n $ tenham energias diferentes quando o átomo tem mais de um elétron.