NÚMEROS QUÂNTICOS PRINCIPAL, SECUNDÁRIO, MAGNÉTICO E SPIN

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1 NÚMEROS QUÂNTICOS PRINCIPAL, SECUNDÁRIO, MAGNÉTICO E SPIN NÚMEROS QUÂNTICOS Os orbitais atômicos são identificadas por três números quânticos: n número quântico principal; l número quântico de momento angular, secundário ou azimutal; m l número quântico magnético. O elétron possui um movimento de rotação que é identificado pelo número quântico de spin (m s ). 1

2 NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico principal (n) indica a energiae o tamanho da orbital (distância média do elétron ao núcleo). Só pode ter valores inteiros: n = 1, n = 2, n = 3 Quando o valor de n é maior, a energia e o tamanho da orbital serão maiores. Orbitais com o mesmo valor de n pertencem ao mesmo nível de energia. NÚMEROS QUÂNTICOS 2

3 NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico de momento angular -secundário - (l) indica a forma da orbital (tipo de orbital). NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico magnético (m l ) indica a orientação do orbital no espaço. As orbitais podem estar orientadas segundo os eixos x,y ouz (ex: p x, p y ou p z ). Só pode ter valores inteiros entre l e + l: Se l = 0,então m l = 0; Se l = 1,então pode ser m l = -1,m l = 0 oum l = +1 3

4 NÚMEROS QUÂNTICOS Em cada orbital há no máximo 2 elétrons. Para cada nhá n 2 orbitais. NÚMEROS QUÂNTICOS O número quântico de spin(m s ) indica o sentidodo movimento de rotação do elétron (no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário) e explica o fato dos elétrons se comportarem como pequenos ímas. Só pode ter os valores m s = -1/2 ou m s = +1/2 4

5 NÚMEROS QUÂNTICOS CONSIDERAÇÕES Para identificarum orbital são necessários três números quânticos (n, lem l ). Para identificar um elétron no átomo são necessários quatro números quânticos (n, l,m l em s ). O orbital 3s é identificado por três números quânticos: n = 3, l= 0 em l = 0 ou (3, 0, 0). Os elétrons que se podem encontrar num orbital 3s são identificados por quatro números quânticos: n = 3, l= 0,m l = 0 em s = +1/2 ou (3, 0, 0, +1/2); n = 3, l= 0,m l = 0 em s = -1/2 ou (3, 0, 0, -1/2). NÚMEROS QUÂNTICOS Diagrama de caixas Representação do orbital com 2 elétrons: A seta para cima representa m s = -1/2 e a seta para baixo representa o m s = +1/2 Um orbital 3scom dois elétrons representa-se por 3s 2. Cada orbitalsó pode ter, no máximo,2 elétrons. Para cada nhá n 2 orbitaise, no máximo, 2n 2 elétrons. 5

6 ORBITAIS As orbitais s têm uma forma esférica. ORBITAIS Os orbitais p têm uma formadedois lóbulos simétricos, orientadossegundo cada um dos eixos x,y ouz. 6

7 ORBITAIS A energia dos orbitais é maior quando n é maior. Em átomos mono eletrônicos (só com um elétron), as orbitais com o mesmo valor de n têm a mesma energia. ORBITAIS Em átomos poli eletrônicos, as orbitais com o mesmo valor de n e com maior valor de ltêm mais energia (ex: E 2p > E 2s ). Os orbitais com o mesmo valor de n e de l(ex: 2p x, 2p y e2p z ) têm a mesma energia. 7

8 ORBITAIS O tamanhoe a energiado mesmo tipo de orbital são diferentes quando os átomos são diferentes. Por exemplo, a orbital 1s do potássio ( 19 K) é menore tem menos energia do que a orbital 1s do sódio ( 11 Na). Isto acontece porque o núcleo do potássio tem mais prótons e atrai mais os elétrons (ficam mais perto do núcleo e a sua energia é menor). CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Configuração eletrônica Maneira como os elétronsse distribuem nos orbitais. Princípio da Energia Mínima Os elétrons estão distribuídos nos orbitais de menor energia,de modo a que a energia do átomo seja mínima (o átomo está no estado fundamental e é mais estável). Se os átomos estiverem excitados, têm elétrons que estão em níveis de energia superiores, quando podiam estar em orbitais com menor energia. 8

9 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Princípio de Exclusão de Pauli Numa orbitalsó podem existir, no máximo, dois elétrons com spins opostos (não pode existir mais do que um elétron com os mesmos números quânticos). CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Diagramas de caixas: 9

10 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Regra de Hund Nos orbitaiscom a mesmaenergia (ex: 2p x, 2p y e 2p z ), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital (elétron desemparelhado), de modo a ficarem com o mesmo spin, e só depois se completamos orbitais com um elétron de spin oposto. Friedrich Hund - físico Alemão (1896/1997) CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Diagrama de Linus Pauling Diagrama de preenchimento dos orbitais, que facilita a escrita das configurações eletrônicas dos átomos, de acordo com o Princípio da Energia Mínima. Obs.: o diagrama coloca os subníveis em ordem crescente de energia. Linus Pauling ( ) Prêmio Nobel de Química em 1956 e Nobel da Paz em

11 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Diagrama de Linus Pauling Diagrama de preenchimento dos orbitais, que facilita a escrita das configurações eletrônicas dos átomos, de acordo com o Princípio da Energia Mínima. K L M N 20Ca 0 = Ca 0 =1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Configurações eletrônicas de átomos no estado fundamental (os elétrons estão todos nos orbitais de menor energia): 11

12 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS 82Pb (6 período) K L M N O P Grupo 4A 2e - 8e - 18e - 32e - 18e - 4e - 6s2 6p2 56Ba (6 período) K L M N O P 6s2 Grupo 2A 2e - 8e - 18e - 18e - 8e - 2e - 6s2 5s 2 5p 6 5d 6 Grupo 8B 2e - 8e - 18e - 32e - 14e - 2e - 76Os (6 período) K L M N O P DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA EM ÍONS 26Fe 0 =1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 + energético último 26Fe 2+ = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 Errado!!! 26Fe 2+ = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 Certo!!! 12

13 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS Cerne Conjunto do núcleo com os elétron mais internos. Os elétrons do cerne de um elemento representam-se através da configuração eletrônica do gás nobre que é anterior a esse elemento. Neste tipo de representação, aparecem apenas os orbitais de valência (orbitais do último nível que têm mais energia), com os respectivos elétrons de valência, e as orbitais d dos elementos de transição. 13