Material Complementar
ORBITAIS ATÔMICOS
Este texto oferece a oportunidade de conhecermos um pouco mais sobre a
estrutura de um átomo. Algumas informações mostradas aqui estão
simplificadas de forma que possamos entender parte dos conceitos que
explicam o comportamento dos átomos e de suas partículas subatômicas,
sobretudo os elétrons.
Leia venha discutir o assunto nos plantões. Bom estudo.
Os orbitas atômicos
Define-se por orbital, uma região espacial (portanto em 3D) na qual a
probabilidade de se encontrar um elétron é máxima.
De forma simplificada, podemos entender que se existe um local que o elétron
possa ocupar ao redor do núcleo, esse local é o orbital.
O comportamento dos elementos químicos é quase que determinado pelos
elétrons existentes em seus átomos, principalmente pelos elétrons que
possuem maior número quântico principal (n), freqüentemente chamados de
elétrons de valência. Os tipos de orbitais (s, p, d e f) e suas respectivas
formas também são importantes. A seguir, vamos estudar esses orbitais com
mais detalhes.
Orbitais tipo s:
Num átomo de hidrogênio temos um único elétron situado num subnível 1s.
Logo, este elétron ocupa um orbital tipo s. Mas o que isso quer realemente
dizer?
Se pudéssemos observar este elétron e fotografá-lo em intervalos de
centésimos de segundo, viríamos que uma seqüência de imagens mostrando
várias posições deste elétron. A sobreposição destas imagens nos mostraria
quais as posições deste elétron ao redor do núcleo, ou seja, qual a forma do
orbital s. Veja a figura mostrada abaixo:
REPRESETAÇÃO GEOMÉTRICA DO ORBITAL s
Dizemos então que os orbitais s
possuem
forma
esférica,
independentemente do nível ao qual
pertencem. Em outras palavras, não
faz diferença se o orbital é 1s, 2s,
3s, 4s, 5s, 6s ou 7s, todos são
esféricos e não direcionais.
Orbitais tipo p:
Os orbitais tipo p aparecem em elétrons com número quântico principal maior que 1, ou seja,
apenas em elétrons acima da primeira camada, e possuem número quântico secundário 1.
Todos apresentam a mesma forma geométrica mostrada abaixo:
ATENÇÃO:
Cada orbital possui uma região chamada plano nodal, que é definido como um plano
que divido o orbital ao meio, no qual a probabilidade do elétron ser encontrado é nula. O
núcleo do átomo está nesse plano.
Observe uma coisa interessante. Existem 3 orientações possíveis para um orbital p, nos
eixos x, y e z. Sendo assim podemos dizer que os orbitais tipo p podem ser pX, pY e pZ,
conforme sua orientação nos eixos.
Graficamente costumamos representar um subnível p por 3 quadrados indicando os
orbitais. Os orbitais do tipo p são direcionais (se orientam de acordo com os eixos x, y e
Z).
Em resumo, o orbital p é formado por duas regiões interceptadas por um plano chamado
de plano nodal.
Orbitais tipo d:
A representação gráfica dos orbitais tipo d sugere uma região espacial bem diferente (e mais
complexa) do que as regiões dos orbitais s e p.
As subcamadas d são formadas por cinco orbitais, representados por dxy , dyz , dxz , dx2 2
2
y e dz
Cada orbital possui dois planos nodais, ou seja dois planos que dividem cada orbital. (lembre que os
orbitais p apresentavam 1 plano nodal, e o orbital s sequer falamos desse plano nodal)
Orbitais tipo f:
Os orbitais do tipo f possuem formas variadas. Seu estudo torna-se importante apenas para os
elementos do bloco f (transição interna da tabela periódica).
Cada orbital f apresenta 3 planos nodais.
Na figura abaixo mostramos seus desenhos:
Cada orbital f apresenta 3 planos nodais.
Agora temos um pouco mais de idéia sobre a forma e distribuiação de elétrons em orbitais.
Mas, detalhando um pouquinho mais nosso estudo, vamos comprovar outro fato interessante. Existe
uma relação importantíssima entre o número secundário (aquele que representa o tipo de subnível)
e o número de planos nodais dos orbitais.
Como assim? (você deve estar se perguntando)
Observe:
NÚMERO
QUANTIDADE DE
TIPO DE
QUÂNTICO
PLANOS NODAIS
SUBNÍVEL
SECUNDÁRIO (L)
EM 1 ORBITAL
s
0
0
p
1
1
d
2
2
f
3
3
Podemos entender a razão pela qual os números quânticos secundários dos subníveis s, p, d e f são
exatamente 0,1,2 ou 3.
Um estudo mais aprofundado sempre nos oferece mais ferramentas para compreendermos aquilo
que parece incompreensível não é mesmo?