Qual orbital tem maior energia: o orbital 2s ou 2p no átomo de hidrogênio? Isto também é válido para o He? Explique.
Passo 1
Em um átomo de hidrogênio, a energia é dada por:
Logo, ela só depende do número quântico principal .
Como, no enunciado, os dois orbitais possuem o mesmo (), para o hidrogênio ambos possuem a mesma energia. São orbitais degenerados.
Passo 2
O mesmo pensamento é válido para outros átomos com apenas 1 elétron (como o He+ ou o Li2+), que são chamados de átomos hidrogenóides.
Mas e pro He?
O He possui dois elétrons e o cálculo de energia dos seus orbitais é bastante diferente porque deve incluir, por exemplo, a repulsão entre os elétrons e a blindagem de um elétron sobre o outro (enfraquecimento da atração núcleo-elétron devido a presença de outros elétrons na eletrosfera).
Para átomos multieletrônicos, dentro de uma mesma camada (mesmo ) a energia é maior quanto maior for o número quântico azimutal ().
No caso, para a energia dentro de um mesmo nível:
E no átomo de He o orbital 2p é mais energético que o orbital 2s.
Resposta
Hidrogênio: ambos orbitais com mesma energia.
Hélio: 2p mais energético que 2s.