Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 41.Problemas - Ex. 36
Mostre todos os estados diferentes de um elétron na camada do hidrogênio. Inclua todos os quatro números quânticos. b) Para um elétron na camada , qual é o maior momento angular orbital possível e o maior valor positivo para o componente desse momento angular ao longo de qualquer direção escolhida (o eixo )? Qual é o módulo desse momento angular de spin? Expresses essas grandezas em unidades de . c) Para um elétron no estado da camada , quais são os ângulos máximo e mínimo entre seu vetor momento angular e qualquer direção escolhida (o eixo )? d) Qual é o maior valor do momento angular orbital para um elétron na camada ?
Passo 1
a) A camada do hidrogênio corresponde ao número quântico principal , o que significa que pode assumir os valores .
Então, para cada caso de , vamos ter , assim:
para , , e
para , , e
para , , e
para , , e
Repare que só pode assumir dois valores e independe dos valores de .
Passo 2
b) O maior momento angular é dado pelo maior valor de na camada , que nesse caso é , que corresponde ao estado f do elétron. Pela equação do momento angular orbital:
Substituindo :
Para a componente do momento angular, a equação é:
Como o maior valor positivo possível de é , temos:
O momento angular de spin é constante para qualquer valor de :
Passo 3
c) Para o estado , o valor de para o elétron é . Como a questão pede para gente o maior e o menor ângulo entre o vetor de momento angular orbital e a componente dele, calculamos o seu valor com :
O maior e o menor valor de será quando , e eles correspondem ao menor e ao maior ângulo entre o momento e sua componente . Para o ângulo será mínimo:
E para o ângulo será máximo:
Passo 4
d) A camada não possui subcamada , já que o valor para essa subcamada de é , mas a camada só permite valor máximo de .
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)