Estrutura Atómica: O Modelo da mecânica quântica
Dois modelos de estrutura atômica estão em uso hoje: o modelo de Bohr eo modelo da mecânica quântica. O modelo da mecânica quântica é baseada em matemática. Embora seja mais difícil compreender que o modelo de Bohr, ele pode ser usado para explicar as observações feitas em átomos de complexos.
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Um modelo é útil porque ajuda a compreender o que está observados na natureza. Não é incomum ter mais de um modelo de representar e ajudar as pessoas a compreender um determinado tópico.
O modelo mecânico quântico baseia-se teoria quântica, que diz que a matéria também tem propriedades associadas com as ondas. Segundo a teoria quântica, é impossível saber a posição exata eo momento de um elétron, ao mesmo tempo. Isto é conhecido como o Princípio da incerteza.
O modelo mecânico quântico do átomo usa formas complexas de orbitais (Às vezes chamado nuvens de elétrons), Os volumes de espaço no qual há provável ser um electrão. Assim, este modelo é baseado na probabilidade do que certezas.
Quatro números, chamados números quânticos, foram introduzidas para descrever as características dos elétrons e seus orbitais:
número quântico principal: n
O momento angular número quântico: l
Magnetic número quântico:
Número quântico de spin:
O número quântico principal
O número quântico principal n descreve a distância média do orbital do núcleo - e a energia do elétron em um átomo. Ele pode ter valores positivos inteiros (número inteiro): 1, 2, 3, 4, e assim por diante. Quanto maior for o valor de N, maior a energia e maior o orbital. Chemists às vezes chamam as orbitais conchas de elétrons.
O número quântico do momento angular
O número quântico do momento angular eu descreve a forma da orbital, e a forma é limitado pelo número quântico principal n: O número quântico momento angular eu pode ter valores inteiros positivos de 0 a n-1. Por exemplo, se o valor de n é 3, três valores são permitidos para eu: 0, 1, e 2.
O valor de eu define a forma da orbital, e o valor de n define o tamanho.
Orbitais que têm o mesmo valor de n, mas diferentes valores de eu são chamados subshells. Estes subcamadas são dadas letras diferentes químicos para ajudar a distingui-los um do outro. A tabela a seguir mostra as cartas correspondentes aos diferentes valores de eu.
| Valor do l (subshell) | Carta |
|---|---|
| 0 | s |
| 1 | p |
| 2 | d |
| 3 | f |
| 4 | g |
Quando os químicos descrever uma subcamada particular num átomo, podem utilizar tanto o valor de n e a subcamada carta - 2p, 3d, e assim por diante. Normalmente, um valor de 4 subcamada é a maior necessário para descrever uma subcamada particular. Se químicos precisar de um valor maior, eles podem criar números subnível e letras.
A figura a seguir mostra as formas das S, P, e orbitais d.
Como mostrado na linha superior da figura (a), existem dois orbitais s - um nível de energia para um (1S) e o outro para o nível de energia 2 (2s). Os orbitais s são esféricos com o núcleo no centro. Note-se que o orbital 2s é maior em diâmetro do que o orbital 1s. Em grandes átomos, os 1s orbital está situado dentro dos 2s, assim como o 2p está situado dentro do 3p.
A segunda linha da figura (b) mostra as formas das orbitais p, e as duas últimas linhas (c) mostram as formas das orbitais d. Repare que as formas ficam progressivamente mais complexa.
O número quântico magnético
O número quântico magnético é designado como:
Este número descreve a forma como os vários orbitais estão orientados no espaço. O valor deste número depende do valor de eu. Os valores permitidos são inteiros a partir de -eu de 0 a +eu. Por exemplo, se o valor de eu = 1 (p orbital), você pode escrever três valores para este número: -1, 0 e 1. Isto significa que existem três subcamadas p diferentes para um determinado orbital. Os subshells têm a mesma energia, mas diferentes orientações no espaço.
A segunda linha (b) da figura mostra como os orbitais p são orientados no espaço. Note-se que os três orbitais p correspondem a valores de número quântico magnéticos de -1, 0, e 1, orientados ao longo dos eixos x, y, e z.
O número quântico de spin
O quarto e último número quântico é o número quântico de spin, designado como:
Este número descreve a direção do elétron está girando em um campo magnético - no sentido horário ou anti-horário. Apenas dois valores são permitidos: +1/2 ou -1/2. Para cada subnível, não pode haver apenas dois elétrons, um com uma rodada de +1/2 e outro com uma rotação de -1/2.