UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO DE CINCIAS FSICAS E MATEMTICAS

DEPARTAMENTO DE FSICA

Aluno: Digenes Antunes Becker

Professora: Tatiana da Silva

Disciplina: Prtica de Ensino de Fsica Moderna

ATIVIDADE - Modelos atmicos - Forma dos orbitais eletrnicos.

A mecnica quntica estabelece que s possvel estudar o comportamento

de sistemas microscpicos em termos de probabilidades. Assim, no permitido utilizarmos expresses, como a trajetria de um eltron, mas sim a

regio de maior probabilidade de se encontrar um eltron, que o orbital atmico,

passando esses sistemas a serem descritos por uma funo de onda, representada

pela letra grega (Psi). Em 1926, Erwin Schrdinger formulou uma equao de onda para descrever o comportamento de sistemas microscpicos, em que

considerava o comportamento dualstico de uma partcula se movimentando em

trs dimenses. Quando essa equao resolvida, obtm-se como soluo as

funes de onda () as quais fornecem algumas sas informaes associadas partcula em cada estado de energia permitido.

Os orbitais no representam a posio exata do eltron no espao, que no

pode ser determinada devido sua natureza ondulatria; apenas delimitam

uma regio do espao na qual a probabilidade de encontrar o eltron mais

alta.Isto pode ser um pouco enganoso (complexo) de enxergar no plano porque que nossa percepo visual esta limitada a duas dimenses no "papel" ou tela,

entretanto, aplicativos computacionais podem nos auxiliar nesse visualizao

mesmo numa tela bidimensional.

Orbital 1s

Orbital de menor energia para o tomo de hidrognio.

Orbital 2s

Primeiro estado harmnico.

N a regio com baixa probabilidade de encontrar o eltron.

Em geral para um orbital com nmero quntico principal, n, alto (por

exemplo, n= 2.3.4...) os eltrons estaro afastados do ncleo, e assim menos

firmemente presos que um eltron 1s.

Orbitais p

Quando n = 2, temos 2 valores possveis para l. O primeiro l = 0, ou orbital

2s, o qual foi discutido acima, a segunda possibilidade l = 1 ou orbital 2 p.

Para um dado valor de l h 2 l + 1 valores possveis. Assim para l = 1, temos

ml = -1, 0, +1. Esses trs valores de ml correspondem aos trs diferentes orbitais p.

Os orbitais P apresentam a forma de halteres localizados ao longo de cada

eixo. Invs de n radial, temos n angular, que se configura ao longo do plano

perpendicular ao eixo no qual o orbital posiciona-se. Desde que a energia, E,

de cada orbital funo somente de n, temos, portanto o total de orbitais n =

2 (2s, 2px, 2py, 2pz) que apresentam a mesma energia.

Orbitais para n = 3

Para n=3 os orbitais possveis tm os seguintes nmeros qunticos:

n=3 l=0 ml=0 Orbital 3s

n=3 l=1 ml=-1, 0, +1 Orbitais 3p

n=3 l=2 ml=-2, -1, 0, +1, +2 Orbitais 3d

O valor do nmero quntico n continuar aumentando, mas daqui por diante

utilizaremos o aplicativo para visualizar os demais orbitais. O aplicativo nos

fornece a visualizao orbitais atmicas em 3D, com a capacidade de rodar o

orbital e escolher os valores de n, l e m. O que voc v uma superfcie no

espao que representa num certo volume a regio de maior probabilidade para

encontrar o eltron. Ao alterar os valores de n, l e m um novo orbital ser exibido,

altere esses valores para voc ganhar uma compreenso da geral das diferentes

formas do orbital. O nmero total de ns (angular e radial) que tem um orbital

depende do seu nmero quntico principal, n.

Cada p orbital tem o mesmo nmero de ns angulares? Qual o nmero para cada d orbital? E cada f orbital? Qual a tendncia?

Na descrio pelo modelo quntico do tomo de hidrognio, qual o significado fsico do quadrado da funo de onda, 2?

Em mdia, que eltron estar mais afastado do ncleo, um eltron num orbital 3s ou outro num orbital 3p?.

Quais os nmeros qunticos n e l correspondentes aos seguintes orbitais: a) 4d;

b) 3s;

c) 4p.

Quantos subnveis de energia h no nvel designado por n = 4? Quantos orbitais existe nesse nvel? Qual o orbital de maior energia? Quantos

orbitais existe no subnvel f?

Quais os valores de m e l para cada um dos orbitais f?

Escreva os conjuntos de valores possveis dos nmeros qunticos (n, l, m ) para os orbitais 5f e 4p.

Existem diferenas perceptveis entre o modelo de Schrdinger e o modelo de Bohr? Mencione e explique uma dessas diferenas.

Como podemos relacionar os nveis de energia do tomo de Bohr com o modelo de orbitais?