NÚMEROS QUÂNTICOS

Solucionando a equação de Schrödinger surgem códigos matemáticos designados de números quânticos que são utilizados para descrever os orbitais atómicos bem como para identificar os electrões nesses orbitais.

CARACTERÍSTICAS DOS NÚMEROS QUÂNTICOS

Número quântico principal (n)

O número quântico principal (n) indica o nível de energia, isto é, a camada electrónica em que se encontra o electrão. Podendo tomar valores inteiros, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 ou ainda podemos designar pelas K, L, M, N, O, P e Q, assim, as camadas K, L, M, N, O, P e Q,  correspondem aos 1^o, 2^o, 3^o, 4^o, 5^o, 6^o e 7^o níveis de energia.

Níveis de energia (n)	Camadas
1	K
2	L
3	M
4	N
5	O
6	P
7	Q

Número quântico secundário ou azimutal (ℓ)

O Número quântico secundário ou azimutal (ℓ) indica-nos os subníveis ou subcamadas num determinado nível de energia. Este número quântico define o formato da orbital onde o electrão encontra-se. Os valores de ℓ dependem do número quântico principal e podem assumir valores que vão de 0 a (n – 1).

n  = 1 ⇒ ℓ = n – 1 ⇒ ℓ = 1 – 1  ⇒ ℓ = 0

n  = 2  ⇒ ℓ = n – 1 ⇒ ℓ = 2 – 1  ⇒ ℓ = 1

n  = 3  ⇒ ℓ = n – 1 ⇒ ℓ = 3 – 1  ⇒ ℓ = 2      

n  = 4  ⇒ ℓ = n – 1 ⇒ ℓ = 4 – 1  ⇒ ℓ = 3

Os valores de ℓ são geralmente designados pelas letras s, p, d , f que correspondem aos valores de ℓ iguais a 0, 1, 2 e 3 para todos os átomos actualmente conhecidos:

Subnível	s	p	d	f
Valores de ℓ	0	1	2	3

O conjunto de orbitais com o mesmo valor de n é destinado de camada electrónica ou nível de energia. Por exemplo, todos os orbitais que apresentam n = 2 são do segundo nível de energia.

O conjunto de orbitais com os mesmos valores de n e ℓ é designado de subnível de energia ou subcamada.

Cada subnível de energia é designado por um número, que corresponde ao valor do número quântico principal (n) e uma letra correspondente ao tipo de orbital (s, p, d, f, que correspondem ao valor de ℓ).

Por exemplo, a camada com n = 2 (camada L) é composta por dois subníveis, ℓ = 0 e ℓ = 1. Estes orbitais são denominados de orbitais 2s e 2p e estão no subnível 2s e 2p.

Número quântico magnético (m ou m_ℓ)

O número quântico magnético (m ou m_ℓ) descreve a orientação espacial do orbital no espaço, podendo assumir valores que vão de - ℓ a + ℓ passando por zero. Assim, cada valor de m_ℓ ou m indica-nos a existência de uma orbital. Para um dado valor de ℓ o número total de orbitais é dado pela seguinte fórmula:

número total de orbitais  =  2ℓ + 1.

Valores de n	Valores de ℓ	Subnível	Valores de m ou mℓ	No de orbitais	Representação
1	0	s	0	1
2	1	p	– 1, 0, +1	3
3	2	d	– 2, – 1, 0, +1, +2	5
4	3	f	– 3, – 2, – 1, 0, +1, +2, +3	7

 

Número quântico de spin (s ou m_s)

O número quântico de spindetermina a rotação do electrão e é usado para distinguir os electrões de uma mesma orbital. O número quântico de spin pode tomar dois valores +½  e -½.

Numa orbital, o electrão é representado por uma seta:

↑	Por convenção, representa um electrão com spin s = +½
↓	Por convenção, representa um electrão com spin s =  –½

Princípio de exclusão de Pauli

“os electrões em um mesmo orbital devem diferenciar-se por pelo menos um número quântico spin”

Isso significa que num orbital só ficam dois electrões que tenham spin contrários, ou seja, num átomo não podem existir quaisquer electrões com os quatro (4) números quânticos iguais.

Exemplo:  O átomo de Hélio tem dois electrões, assim num orbital a colocação dos electrões tem três possibilidades:

(a)	(b)	(c)
1e-: n = 1, ℓ = 0, m = 0 , s =–½ 2e-: n = 1, ℓ = 0, m = 0 , s =–½	1 e-: n = 1, ℓ = 0, m = 0 , s = +½ 2 e-: n = 1, ℓ = 0, m = 0 , s = +½	1 e-: n = 1, ℓ = 0, m = 0 , s = +½ 2 e-: n = 1, ℓ = 0, m = 0 , s = –½

Como se vê, as representações em “a” e “b” mostram os dois electrões com os 4 números quânticos iguais o que não é permitido à luz do princípio de exclusão de Pauli. Entretanto, a representação em “c” está de acordo com este princípio já que os electrões não têm os 4 números quânticos iguais.

Por: Miguel Pascoal

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