Fala Gás Nobre, hoje falaremos sobre os números quânticos. Existem 4 números quânticos e juntos eles são o documento de identidade, a impressão digital de cada elétron presente na eletrosfera do átomo.
Os 4 números quânticos são: Principal, Secundário (ou Azimutal), Magnético e Spin. Estes número são utilizados como forma de identificação de cada elétron de um átomo, sendo assim, não existem 2 elétrons de um mesmo átomo com o mesmo conjunto de números quânticos.
Mas de onde surgiram esses números? Onde vivem? Como sabemos quem são? Hoje no Ciência em Ação Repórter. Brincadeiras a parte, vamos falar um pouco sobre a origem e o significado destes números.
Você já ouviu falar do Princípio da Incerteza de Heisenberg?
Werner Heisenberg (1901-1976) foi um físico teórico alemão que em 1927, aos 26 anos, demonstrou, usando os conceitos da mecânica quântica, que é impossível determinar, simultaneamente, com precisão, a velocidade e a posição de um elétron no átomo. Este princípio, conhecido também por Princípio da Incerteza, estabelece que não se pode afirmar que exista uma órbita definida para o elétron. Sendo assim, ele considerou que existem regiões, denominadas orbitais, em torno do núcleo que a probabilidade de encontrar o elétron é máxima.
“Orbitais são regiões do espaço com maior probabilidade de encontrar os elétrons”
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O movimento do elétron ao redor do núcleo foi descrito por Schrödinger, mediante uma equação matemática denominada equação de onda, que relaciona o comportamento de dualidade (onda-partícula), a energia, a carga e a massa do elétron.
As soluções numéricas para essa equação foram denominadas números quânticos e permitem que cada elétron seja caracterizado pela sua quantidade de energia.
Sendo assim, os números quânticos são como códigos matemáticos que estão associados a energia do elétron. A caracterização de cada elétron no átomo é feita pelos quatro números quânticos citados anteriormente: principal (n), secundário ou azimutal (l), magnético (m ou m1) e spin (s ou ms).
Lembrando que em um mesmo átomo não existem dois elétrons com os mesmos números quânticos. Temos aqui o Princípio de Exclusão de Pauli.
Os 4 Números Quânticos
– Principal (n)
Cada nível de energia ou camada é um número quântico representado por “n”. Portanto, o principal indica o nível de energia ou camada eletrônica em que o elétron está.
– Secundário ou Azimutal (l)
Cada nível é composto por subníveis que são representados pelo número quântico secundário ou azimutal representado pela letra “l”. Mas como saber em qual número quântico secundário o elétron se encontra?
Por exemplo, se o elétron está no subnível “s”, significa que o seu número quântico secundário é zero (0), agora se estiver no subnível “f”, seu número quântico secundário será (3).
– Magnético (m)
Indica a região de máxima probabilidade de se encontrar o elétron, essa região é denominada orbital. Cada orbital, comporta no máximo 2 elétrons.
O orbital é representado geralmente por um quadrado. Para entender como determinar esse número quântico, vamos representar os elétrons nos orbitais.
Aqui temos a representação de um orbital. O elétrons são representados pela seta que é chamada de spin.
Ao preencher esses orbitais, deve-se seguir a Regra de Hund. Ela diz que os orbitais devem ser preenchidos com todas as setas para cima e só depois voltamos preenchendo com as setas para baixo. Cada subnível possui uma quantidade de orbitais, que estão de acordo com a quantidade de elétrons que cada subnível comporta. Logo temos que:
O subnível s só possui um orbital, isso significa que ele tem só uma forma em relação a sua orientação espacial, que é esférica.
Representação Gráfica:
m = 0
Já o subnível p possui três orientações espaciais, pois, conforme mostrado abaixo, ele é um duplo ovoide:
Representação gráfica:
m = +1, 0 ou -1
O subnível d possui cinco orientações espaciais possíveis, sendo que o número magnético pode apresentar os seguintes valores:
Representação gráfica:
m = -2, -1, 0, +1, +2
Por fim, temos o subnível f que possui sete orientações espaciais possíveis:
Representação Gráfica:
m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Na tabela abaixo podemos conferir todos os possíveis números quânticos magnéticos:
–
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