1 Química Geral - 1 semestre-6

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 Valor de  Símbolo da Subcamada Correspondente 
 
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 1 p 
 2 d 
 3 f 
 
3.3. Número Quântico Magnético, m = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ..., ±  
 
O número quântico magnético, m, especifica a que orbital, dentro de uma subcamada, o elétron pertence. 
Os orbitais numa dada subcamada diferem somente pela orientação no espaço, não pela sua forma. 
O valor de  limita os valores inteiros atribuídos a m: m pode ir de + até –, com o 0 incluído. Por 
exemplo, quando  = 2, m tem cinco valores: + 2, + 1, 0, –1, –2. O número de valores de m para uma dada 
subcamada (= 2 + 1) especifica o número de orientações que existem para os orbitais desta subcamada e, 
portanto, o número de orbitais na subcamada. 
 
3.4. Informação Útil dos Números Quânticos 
 
Os três números quânticos que mencionamos constituem uma espécie de “código postal” dos elétrons. 
Dizem-nos em que camada o elétron está (n), em que subcamada na camada () e em que orbital na subcamada 
(m). 
 
Tabela 2. Relação entre os valores de n,  e m, até n = 4. 
 
3.5. As formas dos orbitais atômicos 
Vamos analisar agora a questão da forma e orientação dos orbitais. 
 
3.5.1. Orbitais s 
 
 
 
 
 
 
 
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3.5.2 Orbitais p 
 
 
3.5.3. Orbitais d 
 
3.5.4. Orbitais f 
Os sete orbitais f têm todos  = 3, o que significa que em cada um existem 3 superfícies nodais. Isto faz com 
que a visualização destes orbitais seja mais complicada. 
 
 
 
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3.6. O Spin do Elétron 
 
Três números quânticos (n,  e m) nos permitem definir o orbital de um elétron. Para descrever de forma 
completa o estado dos elétrons num átomo multieletrônico, é necessário um outro número quântico, o número 
quântico magnético do spin do elétron, ms. 
Nos anos 1920, os químicos teóricos perceberam que, por causa de os elétrons interagirem com um campo 
magnético, deveria haver uma propriedade particular para caracterizar a estrutura eletrônica dos átomos. Logo se 
verificou experimentalmente que o elétron se comportava como se tivesse rotação (spin) própria, tal e qual a Terra 
em torno do seu eixo. Para entender esta propriedade e a sua relação com a estrutura atômica, devemos 
compreender o fenômeno geral do magnetismo. 
 
3.6.1. Magnetismo 
A agulha de uma bússola, em um certo local da Terra, sempre aponta para uma dada direção. A agulha é 
um ímã, como uma barra de ferro imantada. Em 1600, William Gilbert (1544-1603) concluiu que a Terra era um 
grande ímã esférico, envolto por um campo magnético (Figura 14). A agulha da bússola era “atraída” pelo campo, 
e uma das suas extremidades apontava, aproximadamente, para o pólo norte geográfico. Assim, dizemos que a 
ponta da agulha que aponta para o norte é o “pólo norte magnético”, ou simplesmente o “pólo norte”, identificado 
pela letra N. A outra extremidade da agulha é o “pólo sul” e é identificada por S. 
Pólos magnéticos de mesma identificação (N-N ou S-S) se repelem, e pólos opostos (N-S) se atraem. Como 
o pólo norte magnético da agulha da bússola aponta para o pólo norte geográfico, isto quer dizer que este pólo, na 
realidade, é o pólo sul da Terra. 
 
 
 
 
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Figura 14. O campo magnético da Terra e o de uma barra imantada. As linhas do campo 
saem, convencionalmente, de uma extremidade denominada “pólo norte magnético”, N, e se 
encurvam para o “pólo sul magnético”, S. O pólo norte geográfico da Terra, denominado assim 
antes da introdução do termo “pólo magnético”, é o pólo sul magnético da Terra. 
 
3.6.2. Paramagnetismo e Elétrons Desemparelhados 
 
A maioria das substâncias –– por exemplo, giz, 
sal de cozinha, tecidos –– é ligeiramente repelida por 
um ímã forte. São substâncias diamagnéticas. 
Outras substâncias, ao contrário, como muitos metais 
e certos compostos, são atraídas pelo campo 
magnético. São denominadas paramagnéticas, e a 
grandeza do efeito pode ser determinada num 
aparelho como o ilustrado na (Figura 15). 
O magnetismo da maior parte dos materiais 
paramagnéticos é tão pequeno que só pode ser 
observado na presença de campos magnéticos 
intensos. Por exemplo, o oxigênio que respiramos é 
paramagnético e fica preso nos pólos de um ímã 
forte. Não se aglomera, porém, nos ímãs fracos, 
como os que servem para fixar avisos e enfeites na 
porta da geladeira. Outros materiais são muito 
magnéticos, e é fácil observar os efeitos que 
provocam. Entre os exemplos citam-se o mineral 
magnetita, Fe2O3, e a liga com o nome comercial 
Alnico (de AI, Ni, Co). Estes materiais são chamados 
ferromagnéticos e são deles os pequenos 
dispositivos magnéticos de uso doméstico. 
 
 
 
O paramagnetismo e o ferromagnetismo provêm dos spins dos elétrons. Um elétron num átomo tem as 
propriedades magnéticas que se esperam de uma partícula com carga elétrica que gira em torno de um eixo. O 
que nos interessa aqui é a relação entre o spin e a organização dos elétrons no átomo. As experiências mostram 
 
 
 
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que, se um átomo com um só elétron desemparelhado for colocado num campo magnético, existem 
exclusivamente duas orientações possíveis para o spin do elétron. Isto é, o spin do elétron é quantizado. A uma 
orientação se associa o número quântico do spin ms = +1/2 e a outra o valor ms = -1/2. 
 
O spin do elétron foi primeiro detectado 
experimentalmente por dois cientistas alemães, 
Otto Stern e Walter Gerlach, em 1920. Eles 
aproveitaram o fato de que uma carga elétrica 
em movimento gera um campo magnético e, por 
isto, um elétron com spin deveria se comportar 
como um pequeno ímã. 
Para executar seu experimento (veja a 
ilustração), Stern e Gerlach removeram todo o 
ar de um vaso e fizeram passar por ele um 
campo magnético muito pouco homogêneo. 
Eles, então, injetaram um feixe fino de átomos 
de prata pelo vaso na direção de um detector. 
Os átomos de prata têm 46 elétrons 
emparelhados e um elétron desemparelhado, o 
que faz com que o átomo comporte-se como um 
elétron desemparelhado que se desloca sobre 
uma plataforma pesada, o resto do átomo. 
 
 
 
Se o elétron tem spin e se comporta como uma bola que gira, o eixo de giro poderia apontar em qualquer 
direção. O elétron, então, deveria comportar-se como um ímã que poderia adotar qualquer orientação em relação 
ao campo magnético aplicado. Neste caso, uma faixa larga de átomos de prata deveria aparecer no detectar, 
porque o campo atrairia os átomos de prata diferentemente, de acordo com a orientação do spin. Foi exatamente 
isso que Stern e Gerlach observaram quando fizeram o experimento pela primeira vez. 
Esse resultado inicial era enganador. O experimento é difícil porque os átomos colidem um com o outro no 
feixe. Um átomo que se move em uma direção pode ser facilmente empurrado pelos vizinhos em outra direção. 
Quando Stern e Gerlach refizeram o experimento, eles usaram um feixe de átomos muito menos denso, reduzindo 
assim o número de colisões entre os átomos. Nessas condições, eles viram duas bandas estreitas. Uma banda 
era formada pelos átomos que passavam pelo campo magnético com uma orientação de spin e a outra, pelos 
átomos de spin contrário. As duas bandas estreitas confirmaram que um elétron tem spin e também que ele pode 
adotar somente duas orientações. 
O spin do elétron é a base da técnica experimental chamada de ressonância paramagnética do elétron 
(EPR), que é usada para estudar as estruturas e movimentos de moléculas e íons que têm elétrons 
desemparelhados. A técnica baseia-se na detecção da energia necessária para fazer passar um elétron de uma 
das orientações de spin para a outra. Como o experimentode Stern e Gerlach, ela só funciona com íons ou 
moléculas que têm elétrons desemparelhados.