Orbitais e quantos elétrons cada um possui é central para o processo de ligação química e, do ponto de vista da física, os orbitais estão intimamente ligados aos níveis de energia dos elétrons no átomo em questão. Se você foi solicitado a encontrar orbitais para um nível de energia específico, entender como esses dois estão vinculados aprofundará sua compreensão do tópico e fornecerá a resposta que você está procurando.
TL; DR ( Muito longo; não leu)
O número quântico principal, n Ao discutir configurações eletrônicas, " números quânticos ”são amplamente utilizados. Estes são os números que definem o estado específico em que um elétron está em sua "órbita" ao redor do núcleo do átomo. O número quântico principal de que você precisa, para calcular o número de orbitais para cada nível de energia, é o número quântico principal, que recebe o símbolo n Os outros dois números quânticos que explicam orbitais e subníveis são o número quântico do momento angular (< em> l O número quântico principal n Dicas Em química, em em particular, os números l A maneira mais fácil de calcular quantos orbitais em cada nível de energia é usar as informações acima e simplesmente contar os orbitais e subníveis. O nível de energia é determinado por n Para < em> n Para n Se você está acostumado a usar o quadrado de um número, existe uma maneira muito mais rápida de encontrar orbitais para um nível de energia. Você deve ter notado acima que os exemplos seguiram o número da fórmula dos orbitais \u003d n Também há uma maneira fácil de descobrir quantas elétrons estão em cada nível de energia. Cada orbital contém dois elétrons, porque eles também têm um número quântico extra: m s
, determina o nível de energia do elétron em um átomo. Existem n
2 orbitais para cada nível de energia. Portanto, para n
\u003d 3, existem nove orbitais, e para n
\u003d 4, existem 16 orbitais.
Entendendo os números quânticos
. Isso indica o nível de energia do elétron, e um número quântico principal maior significa que o elétron está mais distante do núcleo.
) e o número quântico magnético ( m l
). Como o momento angular comum, o número quântico do momento angular informa a rapidez com que o elétron está orbitando e determina a forma do orbital. O número quântico magnético especifica um orbital dentre os disponíveis.
usa valores de número inteiro (número inteiro) como 1, 2, 3, 4 e assim por diante. O número quântico de momento angular l
utiliza valores de números inteiros começando em 0 e até n
- 1, então para n
\u003d 3, l
pode assumir os valores 0, 1 ou 2 (se n
\u003d 3, então n
- 1 \u003d 2). Finalmente, o número quântico magnético m l
assume valores inteiros de - l
para + l
, assim, para l
\u003d 2, pode ser −2, −1, 0, +1 ou +2.
recebem uma letra. Portanto, s é usado para l
\u003d 0, p
é usado para l
\u003d 1, d
é usado para l
\u003d 2 e f
é usado para l
\u003d 3. A partir deste ponto, as letras aumentam alfabeticamente. Portanto, um elétron no shell 2_p_ possui n
\u003d 2 e l
\u003d 1. Essa notação é freqüentemente usada para especificar configurações eletrônicas. Por exemplo, 2_p_ 2 significaria que havia dois elétrons ocupando esse subconjunto.
Quantos orbitais em cada nível de energia? O método simples
, portanto, você só precisa considerar um valor fixo para n
. Usando n
\u003d 3 como exemplo, sabemos acima que l
pode ser qualquer número de 0 a n
- 1. Isso significa l
pode ser 0, 1 ou 2. E para cada valor de l
, m l
pode ser qualquer coisa de - l
para + l
. Cada combinação de l
e m l
é um orbital específico, para que você possa resolver isso percorrendo as opções e contando-as.
\u003d 3, você pode trabalhar com os valores de l
por vez. Para l
\u003d 0, existe apenas uma possibilidade, m l
\u003d 0. Para l
\u003d 1, existem três valores ( m l
\u003d −1, 0 ou +1). Para l
\u003d 2, existem cinco valores possíveis ( m l
\u003d −2, −1, 0, +1 ou +2). Portanto, adicionar as possibilidades fornece 1 + 3 + 5 \u003d 9 orbitais no total.
\u003d 4, você pode passar pelo mesmo processo, mas, neste caso, l
sobe para 3 em vez de apenas dois. Então você terá os nove orbitais de antes e, para l
\u003d 3, m l
\u003d −3, −2, −1, 0, +1, + 2 ou +3. Isso fornece sete orbitais extras, portanto, para n
\u003d 4, existem 9 + 7 \u003d 16 orbitais. Essa é uma maneira um pouco trabalhosa de calcular o número de orbitais, mas é confiável e simples.
Quantos orbitais em cada nível de energia? Um método mais rápido
2. Para n
\u003d 3, havia nove, e para n
\u003d 4, havia 16. Isso acaba sendo uma regra geral, portanto, para n
\u003d 2, existem 2 2 \u003d 4 orbitais e, para n
\u003d 5, existem 5 2 \u003d 25 orbitais. Você pode verificar essas respostas com o método simples, se quiser, mas funciona de qualquer maneira.
Quantos elétrons em cada nível de energia?
, o número quântico de spin. Isso pode levar apenas dois valores para elétrons: −1/2 ou +1/2. Portanto, para cada orbital, há no máximo dois elétrons. Isso significa que: número máximo de elétrons em um nível de energia \u003d 2_n_ 2. Nesta expressão, n
é o número quântico principal. Observe que nem todos os pontos disponíveis estarão cheios em todos os casos; portanto, você precisa combinar isso com um pouco mais de informações, como o número de elétrons no átomo em questão, para encontrar orbitais que ser totalmente ocupado por elétrons.
