Qual o número quântico secundário do seu elétron mais energético?

Letra d). Antes de analisar as afirmativas, devemos realizar a distribuição eletrônica do Bromo (Z = 35):

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p5

Com a distribuição, temos que o subnível mais energético é o 4p5, informação necessária para o julgamento de cada afirmativa:

I- Verdadeira: porque o subnível mais energético é o 4p5, que pertence ao 4o nível.

II- Verdadeiro: Na camada de valência do Bromo, temos o subnível 4s2 (que apresenta um orbital apenas, estando ele com 2 elétrons) e o subnível 4p5 (apresenta três orbitais, mas como cada orbital só pode receber 2 elétrons, um dos três está incompleto). Dessa forma, apresenta 3 orbitais completos.

III- Falsa: O nível de valência para o átomo de Bromo é o 4o. Nesse nível, temos os subníveis 4s2 e 4p5. Somando os elétrons dos dois subníveis, temos nessa camada sete elétrons.

IV- Verdadeira: O subnível p apresenta três orbitais, que possuem cinco elétrons (4p5). Para preencher os orbitais, sempre adicionamos um elétron em cada orbital e, só após esse procedimento, completamos os orbitais com outro elétron. O elétron mais energético é o de número 5, no esquema abaixo, e está localizado no orbital do meio (a seta para baixo), ao qual se atribui o valor 0.

V- Verdadeira Azimutal é o número quântico secundário, que atribui ao subnível p o valor 1. Como o subnível mais energético do exercício (4p5) apresenta cinco elétrons, todos eles têm número quântico azimutal 1.

Alternativa “b”

Se A tem 20 prótons, C também tem, pois eles são isótopos. Além disso, A tem número de massa 41:

2041A  B  20C

Se C tem 22 nêutrons, então seu número de massa será igual a 22 + 20 = 42:

2041A  B  2042C

Se B e C são isóbaros, quer dizer que seus números de massa são iguais:

2041A  42B  2042C

A e B são isótonos, o que significa que possuem a mesma quantidade de nêutrons. Levando em conta que a quantidade de nêutrons do átomo A é 41 -20 = 21 e, que, portanto, B também possui 21 nêutrons, podemos descobrir a quantidade de prótons do B:

42 – 21 = 21 → 2041A  2142B  2042C

Assim, o número atômico de B é 21. Com essa informação, podemos fazer a distribuição eletrônica de B e responder a questão:

O elétron mais energético está na camada M (3ª), por isso o número quântico principal é n = 3. O último subnível preenchido foi o d, assim, o número quântico secundário é ℓ = 2.

Para descobrir os outros números quânticos, fazemos a representação:

Assim, o número quântico magnético é m = -2; e o do spin é s = -1/2.

Você já viu alguma questão de vestibular que fale sobre números quânticos? Devido a sua importância para as tecnologias recentes, esse assunto tem aparecido com maior frequência nas provas.

Veja, no artigo a seguir, quais são os números quânticos, as principais informações relacionadas a eles e como você pode fazer para determinar o número quântico de um átomo qualquer. Acompanhe!

• O que é número quântico?
• Número quântico principal (n)
• Número quântico secundário ou azimutal (ℓ)
• Número quântico magnético (m)
• Número quântico magnético de spin (ms)
• Questão de Vestibular
• Aprenda mais sobre a química quântica
• Veja também:

O que é número quântico?

Os números quânticos são códigos matemáticos, utilizados para determinar o estado de energia dos elétrons em um átomo. Para entendê-los, é muito importante ter um conhecimento básico sobre distribuição eletrônica e níveis de energia.

Essa simbologia nasceu a partir dos estudos de Werner Heisenberg: ele notou que era impossível determinar a localização e a velocidade exata de um elétron em um determinado instante — sempre haveria uma imprecisão nos valores.

Então, Schrodinger se aprofundou no modelo dos orbitais eletrônicos, que traduz a região em que é provável determinar a localização de um elétron. Para encontrar essas propriedades, ele utilizou equações matemáticas e números quânticos.

Conforme esse panorama histórico, um conjunto de números quânticos indica a posição eletrônica na eletrosfera. Dessa forma, um átomo não possui dois números quânticos iguais, visto que essa determinação é específica para cada partícula subatômica negativa.

Número quântico principal (n)

O número quântico principal é aquele que indica a camada energética do elétron — em qual órbita ele se encontra e qual sua distância em relação ao núcleo.

Dessa forma n é um numeral positivo e diferente de 0. Além disso, sua numeração está atrelada às letras que representam as camadas eletrônicas:

• K → n=1;
• L → n=2;
• M → n=3;
• N → n=4;
• O → n=5;
• P → n=6; e
• Q → n=7.

Por exemplo, se a distribuição eletrônica termina em 1s2 (no caso o átomo de Hélio), os dois elétrons têm o número quântico principal igual a 1.

Número quântico secundário ou azimutal (ℓ)

Esse é o código utilizado para referenciar o subnível em que o elétron se encontra. O valor é igual ou maior que zero e, assim como no caso anterior, existe uma correspondência entre esse número quântico e os subníveis s, p, d e f:

• s → ℓ=0;
• p → ℓ=1;
• d → ℓ=2; e 
• f →  ℓ=3.

Alguns estudos apontam ainda que, nos elementos conhecidos até a atualidade, se o número quântico principal é n, o valor de  ℓ = n – 1. 

Considerando o mesmo átomo de Hélio utilizado no exemplo anterior, com distribuição eletrônica igual a 1s2:

O último elétron está subnível energético “s”. Segundo a representação demonstrada acima, o subnível s tem o valor  ℓ=0.

Dessa maneira, os números quânticos do átomo de Hélio, até agora são:

n=1 e ℓ=0.

Número quântico magnético (m)

É o terceiro número do código matemático adotado e representa a região do orbital onde há maior probabilidade de encontrar determinado elétron. 

Para isso, foram determinados orbitais em cada subnível. Cada orbital possui, no máximo, 2 elétrons em sua composição. Por isso, você deve encontrar a capacidade máxima de um subnível energético e dividi-la por 2, assim acha-se o número de orbitais em s, p, d e f. Confira na tabela abaixo:

Conforme a tabela anterior, pode-se afirmar que o valor de m varia entre – ℓ e + ℓ. 

No caso do elemento Hélio, pode-se afirmar que o único valor de m possível é igual a 0, já que sua distribuição eletrônica se encerra no subnível s2.

Número quântico magnético de spin (ms)

Esse número quântico representa o sentido de rotação do elétron em meio a estrutura atômica. Isso acontece porque os elétrons que se situam no mesmo orbital possuem giros de sentido oposto — situação que garante a não repulsão entre eles.

A Regra de Hund diz que é necessário manter o maior número de elétrons desemparelhados no átomo. Então, para encontrar o ms, você deve preencher cada quadrado dos gráficos da esquerda para a direita com uma seta para cima — cada setinha representará um elétron no orbital.

Se todos os quadradinhos já estiverem preenchidos com uma seta para cima e ainda assim sobrar elétrons, você deve voltar adicionando setas para baixo, também da esquerda para a direita, até que acabem os elétrons do átomo.

Considera-se que os valores de ms podem ser ms=+½ (↓) ou ms=-½ (↑).

Continuando o estudo do último elétron no átomo de Hélio:

Se a distribuição eletrônica termina em 1s2, assume-se que o valor de m=0 e que somente um orbital será preenchido pelos dois elétrons:

Como a última seta (que representa o último elétron) aponta para baixo, entende-se que o valor de ms=+½ (↓).

Com tudo isso, concluímos que o conjunto de número quânticos que determinam o último elétron do átomo de Hélio será:

2He → 1s2

n = 1 (camada K)
ℓ = 0 (subnível s)
m = 0 (único orbital de s)
ms=+½ (sentido da seta)

Questão de Vestibular

Para consolidar ainda mais seu conhecimento sobre assunto, veja a resolução da questão abaixo, que apareceu na prova da Universidade Estadual do Ceará em 2017

Na distribuição eletrônica do 38Sr88, o 17º par eletrônico possui os seguintes valores dos números quânticos (principal, secundário, magnético e spin):

a) 4, 2, 0, -½ e +½.
b) 4, 1, +1, -½ e +½.
c) 4, 1, 0, -½ e +½.
d) 4, 2, -1, -½ e +½.

Considera-se que o átomo possui número de elétrons igual a 38. Com isso, faz-se a distribuição eletrônica, conforme o diagrama de Linus-Pauling:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2

Nota-se que o 17º par eletrônico (34 elétrons) está em 4p6, de forma que as primeiras informações já podem ser obtidas aqui:

38Sr88 → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2

n = 4 (camada N)
ℓ = 1 (subnível p)

O local orbital desse par eletrônico deve ser obtido na distribuição gráfica — considere que esse par é o segundo do subnível 4p.

m = 0 (orbital em que se encontra o 17º par)
ms=+½ e -½  (sentido das setas presentes nesse orbital)
De maneira que a alternativa correta é a letra C.

Aprenda mais sobre a química quântica

Quer ver mais sobre química quântica e distribuição eletrônica? Acompanhe o canal do Estratégia Vestibulares e tenha acesso a aulas gratuitas e didáticas sobre esses e outros assuntos da área de exatas.

Conheça também os simulados da Coruja: ao assinar nossos cursos você tem acesso a provas que simulam o seu vestibular e permitem que você conheça suas habilidades, bem como os pontos que precisa melhorar até o dia do teste. Clique no banner e confira!

Veja também:

• Quimiossíntese: entenda como funciona o processo 
• Termoquímica: reações endotérmicas e exotérmicas 
• Polímeros: conceito, classificação, propriedades e reações químicas 
• Funções oxigenadas: conceitos, usos e exemplos
• Ciclo do Nitrogênio: o que é, como funciona e sua importância 
• Energia de ionização do Oxigênio e do Nitrogênio: qual a menor? 
• Resolução Comentada Prova de Química Fuvest 2020 
• Tabela periódica completa e atualizada
• Resolução da prova de Química da 2ª Fase da Fuvest 2020

Quais são os números quânticos do elétron mais energético?

Como saber qual é o elétron mais energético?

Qual é o número quântico secundário?

O que é o número quântico principal é secundário?