18/06/2012
NÚMEROS QUÂNTICOS
Os números quânticos descrevem as energias dos elétrons nos átomos e são de enorme relevância quando se trata de descrever a posição dos elétrons nos átomos.Introdução
Estes quatro números quânticos, além de se complementarem, nos permitem fazer uma descrição completa dos elétrons nos átomos, pois eles dizem o nível principal de energia do elétron, o subnível de energia, a orientação espacial da nuvem eletrônica e a orientação do próprio elétron na nuvem. Cada combinação dos quatro números quânticos é única para um elétron:
- número quântico principal
- número quântico de momento angular ou azimutal ou secundário
- número quântico magnético
- número quântico de spin
Os primeiros três números quânticos são usados para descrever orbitais atômicos e a caracterização dos elétrons que neles se encontram. O quarto número quântico, número quântico de spin, é utilizado na descrição do comportamento específico de cada elétron. Assim, qualquer par de elétrons pode ter até três números quânticos iguais sendo que, neste caso, necessariamente, o quarto número quântico deverá ser diferente, ou seja, este par de elétrons estará ocupando o mesmo orbital sendo que os elétrons apresentam spins opostos.
Número quântico principal: n
O Número quântico principal pode apresentar os seguintes valores: n = 1,2,3,4,5,6,7,8.
Os números fracionários, negativos e o zero, não são válidos para o número quântico principal.
| Nivel de energia | n | Camada |
| 1 ° | 1 | K |
| 2 ° | 2 | L |
| 3 ° | 3 | M |
| 4 ° | 4 | N |
| 5 ° | 5 | O |
| 6 ° | 6 | P |
| 7 ° | 7 | Q |
Quanto maior for o valor de n, maior é a distância média do elétron ao núcleo do átomo. Cada nível de energia têm um número máximo de elétrons que é calculado pela expressão 2 x n2.
| Número máximo de elétrons | ||
| 1 ° nivel | n = 1 | 2 n2 = 2.12 = 2 |
| 2 ° nivel | n = 2 | 2 n2 = 2.22 = 8 |
| 3 ° nivel | n = 3 | 2 n2 = 2.32 = 18 |
| 4 ° nivel | n = 4 | 2 n2 = 2.42 = 32 |
Número quântico secundário : l
O número quântico de momento angular, azimutal ou secondario, informa-nos sobre a forma das orbitais. Foi introduzido por Sommerfeld, pois verificou-se que um elétron, numa mesma órbita, apresentava energias diferentes. Tal fato não é possível se as órbitas forem circulares. Sommerfeld sugeriu que as órbitas são elípticas, pois elipses apresentam diferentes excentricidades, ou seja, distâncias diferentes do centro, gerando energias diferentes para uma mesma camada eletrônica.
O número quântico azimutal indica a energia do elétron no subnível. Um nível de energia n é formado por n subníveis de energia, cujos valores de l variam de 0 a (n - 1). Entre os átomos conhecidos em seus estados fundamentais, os subníveis conhecidos são quatro, com os valores de l iguais a 0, 1, 2, 3, em ordem crescente de energia.
Esses subníveis são representados pelas letras s, p, d, f, respectivamente. O nome dos orbitais (s, p, d, f) vem dos nomes dados às linhas do espectro do Hidrogênio em Inglês: s para sharp (afiado), p para principal (principal), d para diffuse (difuso), e f para fundamental (fundamental).
A representação de cada subnível é feita pelo valor de n, seguido da letra que indica o subnível (s, p, d, f).
Número quântico magnético : m
Por exemplo:
- Para l = 0, m só pode valer 0. Só pode haver um orbital s.
- Para l = 1, m pode valer -1, 0, 1. Informa que existem 3 orientações para os orbitais p.
- Para l = 2, m pode valer -2, -1, 0, 1, 2. Informa que existem 5 orientações para os orbitais d.
- Para l = 3, m pode valer -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3. Informa que existem 7 orientações para os orbitais f.
Número quântico de spin : S
Spin é o movimento de rotação do elétron em torno do seu eixo.
O movimento do elétron ao redor do núcleo atômico gera um campo magnético externo. Por outro lado, o movimento de rotação do elétron em torno do seu eixo gera outro campo magnético. A mecânica quântica estabelece que a interação desses dois campos magnéticos é quantizada e são possíveis apenas dois estados. Esses dois campos magnéticos ou se orientam paralelamente e no mesmo sentido ou paralelamente e em sentidos opostos. Às duas orientações do spin eletrônico estão associadas energias diferentes, embora muito próximas uma da outra. Foram introduzidos os números quânticos + ½ (↑) e – ½ (↓) para os dois spins possíveis, denominados spin paralelo e spin antiparalelo.
