1.2
Um átomo é feito de três partículas subatômicas – elétrons, prótons e nêutrons. Prótons carregados positivamente e nêutrons eletricamente neutros constituem o núcleo atômico, onde residem toda a carga positiva e a maior parte da massa de um átomo.
Os elétrons são os constituintes de baixa massa carregados negativamente localizados no espaço vazio ao redor do núcleo. Um átomo é eletricamente neutro quando tem tantos elétrons quanto prótons.
Os elétrons exibem uma natureza dual - partícula e onda. Sua localização no espaço e sua energia são propriedades complementares. Portanto, para um elétron com uma energia bem definida, sua posição é incerta.
O modelo da mecânica quântica de um átomo prevê que a probabilidade de encontrar um elétron de uma determinada energia em uma região tridimensional no espaço pode ser determinada a partir do quadrado da função de onda que expressa a natureza ondulatória do elétron, também chamada de densidade de probabilidade do elétron.
Uma função que descreve a provável localização espacial de um elétron de energia específica em um átomo é chamada de orbital atômico.
Cada orbital corresponde a uma combinação única de três números quânticos. O número quântico principal, n, agrupa orbitais em níveis de energia ou camadas.
O momento angular, ou azimutal, número quântico, l, agrupa orbitais dentro de cascas em subcamadas. Cada valor de l corresponde a um orbital s, p, d ou f de forma variável.
Algumas formas orbitais podem ter várias orientações possíveis, cada uma associada a um número quântico magnético, ml. O número de orientações para uma determinada subcamada é igual a dois-l mais um.
O quarto número quântico - o número quântico de spin, ms - está associado aos elétrons que ocupam um orbital e tem apenas dois valores possíveis: 'mais metade' e 'menos metade'. Isso garante que dois elétrons em um átomo não tenham os mesmos valores para todos os quatro números quânticos.
A sobreposição dos orbitais uns sobre os outros produz uma forma aproximadamente esférica, como uma "nuvem" de elétrons ao redor do núcleo. É por isso que os átomos são geralmente representados como esferas.
Um átomo compreende prótons e nêutrons, que estão contidos dentro da região central densa chamada núcleo, com elétrons presentes ao redor do núcleo. Levando em conta a dualidade onda-partícula dos elétrons e a incerteza na posição ao redor do núcleo, a mecânica quântica fornece um modelo mais preciso para a estrutura atômica. Ela descreve orbitais atômicos como as regiões ao redor do núcleo onde existem elétrons de energia discreta, caracterizados por quatro números quânticos: n, l, ml e ms.
Modelo de mecânica quântica
Um átomo consiste em um pequeno núcleo carregado positivamente cercado por elétrons. O núcleo contém prótons e nêutrons. Os prótons têm carga de +1 e massa de 1,0073 u. Os nêutrons têm carga zero e massa de 1,0087 u. Os elétrons têm carga de -1 e massa de 0,00055 u. O número de prótons no núcleo é chamado de número atômico (Z) e define a identidade elementar de um átomo. A soma dos números de prótons e nêutrons no núcleo é chamada de número de massa e, expressa em u, é aproximadamente igual à massa do átomo. Um átomo é neutro quando contém números iguais de elétrons e prótons.
Vários modelos foram propostos para descrever a estrutura atômica explicando a distribuição dos elétrons ao redor do núcleo. A relação de Broglie quantificou que os elétrons têm propriedades tanto de partícula quanto de onda. Quantificando ainda mais esta dualidade onda-partícula, Heisenberg forneceu o princípio da incerteza: a posição (associada à natureza da partícula) e a velocidade ou a energia (associada à natureza da onda) do elétron não podem ser determinadas simultaneamente com total precisão. O modelo de mecânica quântica fornece uma imagem mais precisa da estrutura atômica. Descreve a posição tridimensional de um elétron com uma energia específica, contida em um átomo, de forma probabilística em termos do quadrado da função de onda, ψ2. As funções de onda atômicas, ou orbitais atômicos, descrevem as regiões de um átomo onde os elétrons têm maior probabilidade de serem encontrados.
Um orbital atômico é caracterizado por três números quânticos. O número quântico principal, n, agrupa orbitais em termos de localização do nível de energia, ou ‘camada’. O momento angular ou número quântico azimutal, l, agrupa os orbitais com base em suas formas em “subníveis”. Possui valores inteiros de 0 a n–1 e é representado pelas letras: s (l = 0), p (l = 1), d (l = 2), f (l = 3), g (l = 4) e h (l = 5). O número quântico magnético, ml, com valores 2l + 1 variando de –l a +l, descreve a orientação do orbital no espaço. Além disso, cada elétron possui um número quântico de spin, ms, que pode ser igual a ±1/2. Não existem dois elétrons no mesmo átomo que possam ter o mesmo conjunto de valores para todos os quatro números quânticos.
Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 6.
Um átomo é feito de três partículas subatômicas – elétrons, prótons e nêutrons. Prótons carregados positivamente e nêutrons eletricamente neutros constituem o núcleo atômico, onde residem toda a carga positiva e a maior parte da massa de um átomo.
Os elétrons são os constituintes de baixa massa carregados negativamente localizados no espaço vazio ao redor do núcleo. Um átomo é eletricamente neutro quando tem tantos elétrons quanto prótons.
Os elétrons exibem uma natureza dual - partícula e onda. Sua localização no espaço e sua energia são propriedades complementares. Portanto, para um elétron com uma energia bem definida, sua posição é incerta.
O modelo da mecânica quântica de um átomo prevê que a probabilidade de encontrar um elétron de uma determinada energia em uma região tridimensional no espaço pode ser determinada a partir do quadrado da função de onda que expressa a natureza ondulatória do elétron, também chamada de densidade de probabilidade do elétron.
Uma função que descreve a provável localização espacial de um elétron de energia específica em um átomo é chamada de orbital atômico.
Cada orbital corresponde a uma combinação única de três números quânticos. O número quântico principal, n, agrupa orbitais em níveis de energia ou camadas.
O momento angular, ou azimutal, número quântico, l, agrupa orbitais dentro de cascas em subcamadas. Cada valor de l corresponde a um orbital s, p, d ou f de forma variável.
Algumas formas orbitais podem ter várias orientações possíveis, cada uma associada a um número quântico magnético, ml. O número de orientações para uma determinada subcamada é igual a dois-l mais um.
O quarto número quântico - o número quântico de spin, ms - está associado aos elétrons que ocupam um orbital e tem apenas dois valores possíveis: 'mais metade' e 'menos metade'. Isso garante que dois elétrons em um átomo não tenham os mesmos valores para todos os quatro números quânticos.
A sobreposição dos orbitais uns sobre os outros produz uma forma aproximadamente esférica, como uma "nuvem" de elétrons ao redor do núcleo. É por isso que os átomos são geralmente representados como esferas.
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