Um número quântico é um número que tem um significado especial ou parâmetro para descrever o estado de um sistema quântico.
No início, podemos ter estudado algumas teorias atômicas simples, como a teoria de John Dalton. No entanto, os desenvolvimentos tecnológicos levaram a novas teorias sobre o átomo.
Anteriormente, sabíamos sobre a teoria atômica de Niels Bohr, que afirma que os átomos podem se mover ao redor do núcleo atômico em sua trajetória.
Mas, alguns anos depois, uma nova teoria atômica conhecida como teoria quântica nasceu após a descoberta da teoria do dualismo partícula-onda.
A teoria quântica do átomo fornece mudanças significativas para o modelo atômico.
Na teoria quântica, os átomos são modelados na forma de números ou os chamados números quânticos . Para mais detalhes, vamos dar uma olhada no que é um bil. quantum.
preliminares
"Um número quântico é um número que tem um significado especial ou parâmetro para descrever o estado de um sistema quântico."
No início, essa teoria foi apresentada por um famoso físico chamado Erwin Schrödinger com uma teoria que muitas vezes é chamada de teoria da mecânica quântica.
O modelo atômico que ele primeiro resolveu foi o modelo do átomo de hidrogênio por meio de uma equação de onda para obter o bil. quantum.
A partir desse número, podemos saber sobre o modelo de um átomo a partir dos orbitais atômicos que descrevem os nêutrons e elétrons neles e o comportamento do átomo.
No entanto, deve-se notar que, o modelo da teoria quântica é baseado na incerteza das posições dos elétrons. Um elétron não é como um planeta orbitando uma estrela em sua órbita. No entanto, os elétrons se movem de acordo com a equação de onda, de modo que a posição do elétron só pode ser "prevista" ou a probabilidade é conhecida.
Portanto, a teoria da mecânica quântica produz várias probabilidades de elétrons de forma que o escopo dos elétrons espalhados pode ser conhecido ou os chamados orbitais.
O que exatamente é um número quântico?
Basicamente, um número quântico consiste em quatro conjuntos de números, a saber:
- Número quântico principal (n)
- Número azimute (l)
- Número magnético (m)
- Número (s) de rotação.
Dos quatro conjuntos de números acima, o nível de energia orbital, tamanho, forma, probabilidade radial orbital ou mesmo sua orientação também podem ser conhecidos.
Além disso, o número de spin também pode descrever o momento angular ou spin de um elétron em um orbital. Para mais detalhes, vemos um por um os elementos constituintes de bil. quantum.
1. Número quântico principal (n)
Como sabemos, o número quântico principal descreve a principal característica vista de um átomo, ou seja, o nível de energia.
Quanto maior o valor desse número, maior o nível de energia dos orbitais de um átomo.
Leia também: Assimilação [Completa]: Definição, Termos e Exemplos CompletosComo um átomo tem uma camada de pelo menos 1, o número quântico principal é escrito como um número inteiro positivo (1,2,3, ...).
2. Número quântico azimute (l)
Existem números após o número quântico principal que são chamados de bil. azimute quântico.
O número quântico azimutal descreve a forma orbital de um átomo. A forma orbital refere-se à localização ou subcamada que um elétron pode ocupar.
Por escrito, este número é escrito subtraindo o bil. quantum principal com um (l = n-1).
Se um átomo tiver 3 camadas, o número do azimute será 2 ou, em outras palavras, há 2 sub camadas onde os elétrons podem estar presentes.
3. Número magnético quântico (m)
Depois de conhecer a forma do orbital com o número do azimute, a orientação do orbital também pode ser vista com bi. magnético quântico.
A orientação orbital em questão é a posição ou direção do orbital que um átomo possui. Um orbital tem pelo menos mais e menos o valor de seu número de azimute (m = ± l).
Suponha que um átomo tenha o número l = 3, então o número magnético é (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) ou em outras palavras, o átomo pode ter 7 tipos de orientação.
4. O (s) Número (s) Spin Quantum
Basicamente, os elétrons têm uma identidade intrínseca chamada momento angular ou o que é comumente conhecido como spin.
Essa identidade é então descrita por um número denominado número quântico de spin.
O valor descrito é apenas o valor positivo ou negativo de spin ou comumente conhecido como spin up e spin down.
Portanto, bil. o quantum de spin consiste apenas em (+1/2 e -1/2). Se um bil. quantum tem um número de spin de +1/2, então os elétrons têm uma orientação de spin para cima.
Abaixo está um exemplo de uma tabela de números quânticos para que você possa entender mais sobre as contas. quantum.
Orbital Atômico
Anteriormente, aprendemos que um orbital é um lugar ou espaço que um átomo pode ocupar.
Para que você possa entender os orbitais vamos dar uma olhada na imagem abaixo.
A imagem acima é uma forma do orbital de um átomo. A seta na imagem acima mostra o orbital ou espaço que um elétron pode ocupar.
Pela foto acima, podemos ver que o átomo possui dois espaços que podem ser ocupados por elétrons.
Um átomo tem quatro tipos de subcamadas, a saber, as subcamadas s, p, d e f. Como as subcamadas de um átomo são diferentes, a forma dos orbitais também é diferente.
A seguir estão algumas descrições dos orbitais que um átomo possui.
Configuração Eletrônica
Depois de saber como modelar o átomo de acordo com a teoria da mecânica quântica, discutiremos a configuração ou arranjo dos elétrons em orbitais atômicos.
Leia também: Equações de valor absoluto (explicação completa e exemplos de problemas)Existem três regras principais que formam a base do arranjo dos elétrons nos átomos. As três regras são:
1. O Princípio Aufbau
O princípio de Aufbau é uma regra de arranjo de elétrons em que os elétrons ocupam orbitais com o nível de energia mais baixo primeiro.
Para que você não se confunda, a figura abaixo mostra as regras de arranjo de acordo com o Princípio Aufbau.
2. A proibição de Pauli
Cada arranjo de elétrons pode ser preenchido do nível de energia orbital mais baixo ao mais alto.
No entanto, Pauli enfatizou que em um átomo não é possível consistir em dois elétrons com o mesmo número quântico. Cada orbital só pode ser ocupado por dois tipos de elétrons com spins opostos.
3. A Regra Hund
Se um elétron é preenchido no mesmo nível de energia orbital, a colocação dos elétrons começa preenchendo os elétrons de spin up primeiro em cada orbital, começando com um nível de energia baixo. Em seguida, prossiga com o enchimento giratório
A configuração do elétron também é frequentemente simplificada com os elementos de gás nobre, conforme mostrado acima.
Além disso, anomalias na configuração do elétron também foram encontradas, como na subcamada d. Na subcamada d, os elétrons tendem a ser preenchidos pela metade ou totalmente. Portanto, a configuração atómica Cr tem um 24 Cr configuração : [Ar] 4s13d5.
Exemplo de problemas
Aqui estão alguns exemplos de perguntas para entender melhor os números. quantum
Exemplo 1
Um elétron tem o valor de um número quântico principal (n) = 5. Determine cada conta. outro quantum?
Responda
O valor de n = 5Valor de l = 0,1,2 e 3
O valor de m = entre -1 e +1
Para o valor de l = 3, o valor de m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Exemplo 2
Encontre a configuração eletrônica e o diagrama eletrônico do átomo do elemento 32 Ge
Responda
32 Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 ou [Ar] 4s2 3d10 4p2
Exemplo 3
Encontre a configuração eletrônica e o diagrama eletrônico do íon 8 O2
Responda
8 O2−: 1s2 2s2 2p6 ou [He] 2s2 2p6 ou [Ne] (2 elétrons adicionados: 2s2 2p4 + 2)
Exemplo 4
Determine os números quânticos principal, azimutal e magnético que um elétron ocupando o subnível de energia 4d pode ter.
Responda
n = 4 e l = 3. Se l = 2, então m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +
Exemplo 5
Determine o bil. elemento quântico 28 Ni
Responda
28 Ni = [Ar] 4s2 3d8