Orbitais atômicos

Os orbitais atômicos são uma região ao redor do núcleo de um átomo onde é provável que um elétron seja

O que são orbitais atômicos?

A Orbital atômico É definido como uma região tridimensional ao redor do núcleo de um átomo, no qual é provável que encontre um elétron. Como as órbitas dos planetas, existem orbitais menores e que estão mais próximos do núcleo, e outros que são ainda mais.

Os orbitais atômicos são definidos por um conjunto de três números quânticos. Independentemente desses números, apenas dois elétrons que devem ter espinhos opostos em cada orbital.

Lembre -se de que os átomos são formados por um núcleo de carga positivo que contém prótons e nêutrons, cercado por um ou mais elétrons. Estes últimos são partículas muito pequenas com carga negativa e giram em torno do núcleo graças à atração de cargas opostas.

Os elétrons giram em torno do núcleo semelhante à maneira como os planetas giram ao redor do sol. No entanto, as "órbitas" dos elétrons não são planas, nem são bem definidas como as dos planetas. Os elétrons estão organizados nessas regiões de espaço chamadas orbitais atômicos.

Tipos de orbitais atômicos

Os orbitais atômicos podem ser orbitais atômicos orbitais puros. Além disso, os orbitais atômicos puros podem ser de diferentes tipos.

Orbitais atômicos puros

Como seu nome sugere, esses são os orbitais atômicos mais simples. Todo átomo isolado tem um conjunto equivalente de orbitais atômicos puros ou não combinados. Estes, por sua vez, podem ser de diferentes tipos:

• Orbitais S: Eles são orbitais de maneira esférica e são os mais penetrantes de todos os orbitais atômicos (ou seja, aqueles que colocam o elétron mais próximo do núcleo na maioria das vezes).
• Orbitais P: Esses orbitais existem do segundo nível de energia. São orbitais que têm dois lobos orientados ao longo de um dos eixos de coordenadas cartesianas. Existem três níveis de energia orbital P em cada átomo, que são os orbitais P_x, p_e E P_z.
• Orbitais D: Eles são um conjunto de pequenos orbitais penetrantes com diversas formas e que existem do terceiro nível de energia. No mesmo nível de energia, pode haver cinco orbitais diferentes, que são o D_XY, d_Xz, d_{e z}, d_X2-y2 e d_Z2.
• Orbitais F: São orbitais atômicos que só existem do quarto nível de energia. Em cada nível, há um máximo de sete tipos F.

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Orbitais atômicos híbridos

São os orbitais atômicos que resultam da combinação de orbitais atômicos puros. Sua forma e orientação espacial depende dos orbitais que estão sendo combinados. Alguns exemplos de orbitais híbridos são os orbitais sp, sp², sp³, sp³D, sp³d², etc.

Hibridação orbital atômica

A hibridação orbital atômica é o processo de combinação de orbitais atômicos puros para formar orbitais atômicos híbridos com orientação adequada para formar ligações entre átomos.

Esses orbitais híbridos são representados com as letras dos orbitais puros que foram misturados, com expoentes que indicam o número de cada tipo de orbital puro que entrou na mistura. Por exemplo, um SPOs Orbital SP³d é formado por um orbital s, três p e um d.

Por que os orbitais híbridos são?

De acordo com a teoria do vínculo de Valência, a ligação química é formada quando um orbital atômico de um átomo é sobrecarregado com o orbital atômico de outro para formar uma ligação covalente. Se a sobreposição for frontal, uma ligação do tipo sigma será formada e se uma ligação PI for formada.

Isso implica que, para que a ligação covalente seja formada, os orbitais atômicos devem possuir a orientação apropriada.

No entanto, isso nem sempre é possível com orbitais atômicos puros (S, P, D e F). Portanto, de acordo com a teoria, os átomos combinam orbitais atômicos para formar um conjunto de novos orbitais híbridos que têm orientação adequada.

Treinamento de orbitais híbridos

A hibridação é semelhante à combinação de sucos de diferentes frutas.

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Se combinarmos 3 orbitais atômicos puros (três copos de sucos de frutas diferentes), sempre obteremos três orbitais atômicos híbridos (três óculos de mistura).

Por outro lado, quanto mais óculos de um tipo de suco adicionamos à mistura, mais a mistura para esse tipo de suco parecerá. Da mesma forma, os orbitais mais atômicos de um tipo de mistura, então os orbitais mais híbridos serão parecidos com esses orbitais puros.

Números quânticos e orbitais atômicos

Os diferentes orbitais atômicos correspondem às soluções matemáticas da equação de Schröding. Essas soluções estão associadas a um conjunto de números inteiros chamados número quântico.

Um orbital atômico é definido pelos três primeiros números quânticos:

Número quântico principal (n)

Isso define o nível de energia do orbital e, portanto, a distância média do elétron ao núcleo. É um número natural de 1 em diante.

Momento quântico ou angular secundário (L)

Também chamado de sub -nível de energia, isso determina a forma de um orbital atômico. Pode ter valores entre 0 e N-1 e determinar o tipo de orbital atômico sobre o qual se trata:

• Se L = 0, então será um s orbital
• Quando l = 1, então será um tipo orbital P
• Se L = 2, será um tipo orbital D
• Quando l = 3, será um tipo de orbital, etc.

O momento angular determina quantos sub -níveis se encaixam em cada nível de energia principal. Quanto a cada valor N, L pode ter valores entre 0 e N-1, portanto o número de sub-níveis possíveis será sempre igual a N.

Número quântico de momento magnético (M_eu)

Determine a orientação no espaço orbital atômico. Isso pode adquirir valores inteiros entre -l e +l (incluindo 0) e determina o número de orbitais atômicos em cada sub -nível.

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Por exemplo, no sub -nível p, que corresponde a L = 1, existem três orbitais, já que M_eu pode valer -1, 0 e +1 (correspondendo aos orbitais p_x, p_e E P_z).

Vamos dar um exemplo: a configuração eletrônica de um átomo do elemento químico de boro, com 5 elétrons, é 1s²2s²2p_x¹: Orbital 1s Ele contém dois elétrons, os 2s contêm mais dois, e o orbital 2p_x Contém um.

Outro exemplo: a configuração eletrônica de carbono, com seis elétrons, possui configuração eletrônica 1s²2s²2p_x¹2p_e¹, Onde o 1s orbital tem dois elétrons, os 2s também e os dois últimos orbitais contêm um único elétron.

Exemplos de orbitais atômicos

Todo orbital atômico é determinado por uma combinação específica dos três primeiros números quânticos. Alguns exemplos de orbitais atômicos e seus respectivos números quânticos são apresentados abaixo:

Orbital	n	eu	meu
1s	1	0	0
3dXY	3	2	-2
4pz	4	1	+1
5 dX2-y2	5	2	+2

Referências

1. Britannica, os editores da Encyclopaedia (2020). Orbital | Química e física. Tirado de Britannica.com.
2. Byjus (2021). Diretrizes de regulamentação geral de proteção de dados (GDPR). Retirado de Byjus.com.
3. Libetexts - Escola Turo na Cornualha (2020). Orbitais atômicos. Retirado de Chem.Librettexts.org.