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Exercícios sobre os números quânticos

Exercícios de Química

Estes exercícios sobre números quânticos abordam a determinação das características de elétrons mais energéticos e também a determinação de número atômico. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

(UEG) De acordo com o modelo atômico atual, a disposição dos elétrons em torno do núcleo ocorre em diferentes estados energéticos, os quais são caracterizados pelo número quântico principal e secundário. Para o elétron mais energético do átomo de escândio no estado fundamental, os números quânticos principal e secundário são, respectivamente: (Z = 21)

a) 3 e 0

b) 3 e 2

c) 4 e 0

d) 4 e 2

questão 2

(UERN) A principal aplicação do bromo é a produção de brometo de etileno, que é utilizado em combustíveis para motores com o intuito de evitar a acumulação de chumbo no interior dos cilindros. Considerando que o número atômico do bromo é 35, afirma-se que ele possui:

I. O número quântico principal igual a 4.

II. 3 orbitais completos.

III. 5 elétrons no nível de valência.

IV. O número quântico magnético igual a 0.

V. 5 elétrons na última camada, com número quântico azimutal igual a 1.

Estão corretas apenas as afirmativas

a) I e IV.

b) I, II e V.

c) III, IV e V.

d) I, II, IV e V.

questão 3

O elétron mais energético de um determinado átomo neutro apresenta o seguinte conjunto de números quânticos: n = 5; l = 0; m = 0; s = +1/2. Determine o número atômico desse átomo considerando que o primeiro elétron a ocupar um orbital possui número quântico de spin igual a +1/2.

a) 35

b) 39

c) 36

d) 37

e) 38

questão 4

A configuração eletrônica do átomo de Selênio no estado fundamental é: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4. Considerando o subnível mais energético desse átomo, marque a alternativa que contém os valores dos números quânticos para o último elétron desse subnível.

a) 2, 0, +1 e +1/2.

b) 2, 1, -1 e +1/2.

c) 4, 1, -1 e -1/2

d) 4, 0, -1 e +1/2.

e) 0, -1, +1/2, 2.

respostas
Questão 1

Letra b). Antes de determinar os números quânticos do elétron mais energético, precisamos realizar a distribuição eletrônica do Escândio (Z = 21) para localizar inicialmente seu subnível mais energético (posição do elétron que será trabalhada):

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d1

4s2

Como a distribuição termina em 3d1, logo, ele é o subnível mais energético. Assim, é possível determinar os números quânticos do elétron mais energético:

- Para o número quântico principal (n):

O n será 3 porque o subnível d em questão está no terceiro nível.

- Para o número quântico secundário (l):

O l será 2 porque esse é o valor atribuído para o subnível d.

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Questão 2

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.

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Questão 3

Letra d). Inicialmente devemos entender o significado dos números quânticos fornecidos pelo enunciado:

n = 5: Indica que o elétron está no quinto nível do átomo.

L = 0: Indica que o elétron está no subnível s.

m = 0: Como o subnível s tem apenas um orbital, seu magnético só pode ser 0.

s = +1/2: Como o enunciado indica que o primeiro elétron do orbital tem spin +1/2, há apenas um elétron nesse subnível s.

Assim, o subnível mais energético desse átomo é 5s1. Com isso, o número atômico é determinado quando realizamos a distribuição eletrônica até atingir 5s1:

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6

5s1

Somando os elétrons utilizados, chegamos ao número 37.

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Questão 4

Letra c). Vamos analisar a distribuição eletrônica fornecida:

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p4

Nela percebemos que o subnível mais energético é o 4p4. Por isso, seus números quânticos são:

- Para o número quântico principal (n):

O n será 4 porque o subnível d em questão está no quarto nível.

- Para o número quântico secundário (l):

O l será 1 porque esse é o valor atribuído para o subnível p.

- Para o número quântico magnético (m):

Para determinar o número quântico magnético, é necessário posicionar os quatro elétrons do 4p4 em seus três orbitais. Para preencher os orbitais, sempre adicionamos um elétron em cada orbital e, só após esse procedimento, completamos os orbitais com outro elétron. Como o elétron mais energético é o número 4, está localizado no orbital que apresenta o número quântico magnético -1.

Preenchendo orbitais p do Selênio
Preenchendo orbitais p do Selênio

- Para o número quântico spin (s):

Como o elétron mais energético do Selênio é o de número 4, trata-se do segundo elétron do orbital e, por isso, seu spin vale +1/2.

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