Números quânticos

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Química 
 
Números quânticos 
 
Resumo 
 
Os estados energéticos dos elétrons: 
Os cientistas, atualmente, identificam os elétrons por seu conteúdo de energia. Por meio de cálculos 
matemáticos, chegou-se à conclusão de que os elétrons se dispõem ao redor do núcleo atômico, de acordo 
com o diagrama energético abaixo: 
 
 
Níveis energéticos 
São as sete “escadas” que aparecem no diagrama anterior e onde os elétrons têm um conteúdo de energia 
crescente. Esses níveis correspondem às sete camadas (K, L, M, N, O, P e Q) do modelo de Rutherford-Bohr. 
Atualmente, eles são identificados pelo chamado número quântico principal (n), que é um número inteiro, 
variando de 1 a +∞. 
 
Subníveis energéticos 
São os “degraus” de cada escada existente no diagrama anterior. De cada degrau para o seguinte há, também, 
aumento no conteúdo de energia dos elétrons. Esses subníveis são identificados pelo chamado número 
quântico secundário ou azimutal (l), que assume os valores 0, 1, 2 e 3, mas que é habitualmente designado 
pelas letras s, p, d, f, respectivamente. 
7p 
 
 
 
 
 
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Química 
 
Note que, no diagrama anterior, nós já escrevemos um “endereço” sobre cada degrau. Assim, por exemplo, se 
for mencionada a posição 3p, devemos saber que se trata do segundo degrau da terceira escada, no tocante 
ao nível de energia. 
 
Orbitais 
Completando o modelo atual da eletrosfera, devemos acrescentar que cada subnível comporta um número 
diferente de orbitais, de acordo com o diagrama energético mais completo que mostramos a seguir: 
 
Nesse diagrama, cada orbital é representado simbolicamente por um quadradinho. Vemos que os subníveis 
(“degraus”) s, p, d, f, contêm sucessivamente 1, 3, 5, 7 (sequência de números ímpares) orbitais. Os orbitais 
são identificados pelo chamado número quântico magnético (mℓ ou m). Num dado subnível, o orbital central 
tem o número quântico magnético igual a zero; os orbitais da direita têm m = +1, +2, +3; os da esquerda têm 
m = -1, -2, -3, como está exemplificado abaixo: 
 
 
 
-1 0 +1 
 
 
 
 
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Química 
 
Spin 
Cálculos matemáticos provaram que um orbital comporta no máximo dois elétrons. Os elétrons podem girar 
no mesmo sentido ou em sentidos opostos, criando campos magnéticos que os repelem ou os atraem. Essa 
rotação é conhecida como spin (do inglês to spin, girar): 
 
Princípio da exclusão de Pauli: 
Um orbital comporta no máximo dois elétrons, com spins contrários. 
Desse modo, a atração magnética entre os dois elétrons contrabalança a repulsão elétrica entre eles. O spin 
é identificado pelo chamado número quântico de spin (ms ou s), cujos valores são: +1 2⁄ e 
−1
2⁄ . 
 
Normalmente, a representação dos elétrons nos orbitais é feita por meio de uma seta: 
↑ representa, por convenção, um elétron com spin negativo, e ↓ representa, por convenção, um elétron com 
spin positivo. 
 
A identificação dos elétrons 
Resumindo, podemos dizer que cada elétron da eletrosfera é identificado por seus quatro números quânticos: 
• o número quântico principal: n 
• o número quântico secundário: ℓ 
• o número quântico magnético: m ou mℓ 
• o número quântico do spin: s ou ms Por exemplo, os dois elétrons do elemento hélio têm os seguintes 
números quânticos: 
 
Como segundo exemplo, a configuração abaixo: 
n=3;l=1;m= -1;s= -12 
Esse elétron será representado simbolicamente por: 
 
 
 
 
 
 
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Química 
 
Pode-se dizer que um elétron é localizado por seus quatro números quânticos. Num átomo, não existem dois 
elétrons com os quatro números quânticos iguais. 
 
No preenchimento dos orbitais, outra regra importante é a chamada regra de Hund ou da máxima 
multiplicidade: 
 
Em um mesmo subnível, de início, todos os orbitais devem receber seu primeiro elétron, e só depois cada 
orbital irá receber seu segundo elétron. 
 
Assim, a ordem de entrada dos seis elétrons num orbital do tipo p será: 
 
 
 
• elétron mais afastado do núcleo (ou elétron de valência) é aquele com maior valor do número quântico 
principal (n); 
• elétron mais energético é aquele situado no nível (n) ou subnível (l) de maior energia, o que é dado pela 
soma n+l . 
 
 
 
 
 
 
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Química 
 
Exercícios 
 
1. 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 
a) 3 e 0 
b) 3 e 2 
c) 4 e 0 
d) 4 e 2 
 
 
2. Considere que os átomos dos elementos X e Z apresentam, respectivamente, os seguintes conjuntos 
de números quânticos para seus elétrons de diferenciação: 
Átomo X : n 4;l 0;m 0;s 1 2= = = = + 
Átomo Z : n 5;l 1;m 0;s 1 2= = = = + 
(Convenção do spin do 1º elétron 12)= − 
Qual é a afirmativa correta? 
a) O elemento X é um metal alcalino e o elemento Z é um gás nobre. 
b) Os números atômicos dos elementos X e Z são, respectivamente, 30 e 51. 
c) O elemento X possui 2 elétrons de valência e o Z possui 5 elétrons. 
d) A fórmula do composto formado por átomos de X e Z é 2XZ . 
 
 
3. Sabendo-se que 4822 Ti e 
51
23 V são, respectivamente, isóbaro e isótono de um nuclídeo X, determine 
para o íon hipotético 1X :− 
a) a configuração eletrônica; 
b) a camada de valência; 
c) todos os números quânticos do elétron mais energético. 
 
 
4. O elemento X tem dois isótopos estáveis. Um de tais isótopos é isótono do nuclídeo 10846Q e isóbaro 
do nuclídeo 10948Z . Com base nestas informações responda: 
a) Qual o número atômico de X? 
b) A que grupo e período da Tabela Periódica pertence o elemento X? 
c) Qual a configuração eletrônica de X no estado fundamental? 
d) Quais são os números quânticos principal, azimutal e magnético do elétron desemparelhado na 
configuração descrita no item c? 
 
 
 
 
 
 
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Química 
 
5. Com relação à estrutura atômica e à distribuição eletrônica, assinale o que for correto. 
 
Considere: S 1 2 = + e S 1 2. = − 
(01) Se um cátion divalente tem a configuração eletrônica 2 63s 3p para o seu último nível energético, 
então o átomo correspondente, no estado fundamental, tem Z 20.= 
(02) O isótopo 12 do Carbono (Z 6),= no estado fundamental, tem seu elétron de diferenciação com 
números quânticos: n 2,= 1,= m 0,= S 1 2.= + 
(04) Sendo C (Z 17)= e S (Z 16),= então, o ânion cloreto e o átomo de enxofre, no estado 
fundamental, são espécies isoeletrônicas. 
(08) Um átomo no estado fundamental, com número atômico igual a 33, apresenta 5 elétrons no 
último nível de sua distribuição eletrônica. 
(16) Um átomo com 22 elétrons e A 48,= no estado fundamental, apresenta 26 prótons em seu 
núcleo. 
Soma ( ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Química 
 
Gabarito 
 
1. B 
2 2 6 2 6 2 1
21Sc 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d= 
Número quântico principal: 3. 
Número quântico secundário: d 2.= 
 
2. D 
s
n 4 (camada principal
0 (subcamada)
X :
m 0
1m
2
=

=
 =

 = +

 
camada principal: 4 
subcamada: s (pois, s 0, p 1, d 2, f 3)= = = = 
0
0 1 1 elétron
2
 − 
Assim, teremos que o átomo X possui o elétron de diferenciação: 24s . Portanto, sua distribuição 
eletrônica, será: 
2 2 6 2 6 21s 2s 2p 3s 3p 4s 
nº atômico: 20 
pertence ao 4º período da família 2A (metais alcalinos terrosos). 
s
n 5
1
Y:
m 0
1m
2
=

=
 =

 = +

 
camada principal: 5 
subcamada: p (pois, s 0, p 1, d 2, f 3)= = = = 
1 0 1
1 elétron
2
− +
   − 
Assim, teremos que o átomo Y possui o elétron de diferenciação 55p 
2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 51s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 
nº atômico: 53 
pertence ao 5º período da família 7A (família do halogênios). 
a) Incorreta. Oelemento X é metal alcalino terroso e Y um halogênio. 
b) Incorreta. Os números atômicos serão 20 e 53, respectivamente. 
c) Incorreta. O elemento X possui 2e− na C.V e Y possui 7e− na C.V. 
d) Correta. O elemento X pertence a família 2A pode doar 2e− e Y, da família 7A, recebe 1e− cada, 
formando o composto: 2XZ . 
 
 
 
 
 
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Química 
 
3. 
a) A partir das informações do texto, vem: 
Isóbaro48 48
22 Z' 48
20Isótono A51
23 (51 23)
Ti X
48 Z' 28 Z' 20 X
V X
−
⎯⎯⎯⎯→ 
− =  = 
⎯⎯⎯⎯→ 
 
48 2 2 6 2 6 2
20
48 1 2 2 6 2 6 2 1
20
X 1s 2s 2p 3s 3p 4s
X 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d−
=
=
 
 
b) Camada de valência (apresenta o maior número quântico principal; 24s ) : N ou 4. 
 
c) Números quânticos do elétron mais energético (o último a ser distribuído utilizando-se o diagrama de 
distribuição): 
1
n 3 2
1
s 2
3 d
2 1 0 1 2
n 3
2
m 2
n
= =

− − +
   
+
=
=
= −
= 
 
 
4. 
a) Um dos isótopos é isótono do nuclídeo 10846Q e isóbaro do nuclídeo 
109
48Z , então: 
108
46
109
48
109
47
Q : 108 46 62 nêutrons
Z : pr ótons nêutrons 109
número de prótons do isótopo 109 62 47
O isótopo seria X, seu número atômico é 47.
− =
+ =
= − =
 
b) Grupo 11 ou I B: 
2 2 6 2 6 2 10 6 2 9
47
Grupo 11
ou IB
X : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 
c) No estado fundamental, teremos: 
2 2 6 2 6 2 10 6 1 10
47
Configuração mais estável :
X : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d
 
d) Teremos: 
15s
n (número quântico principal) 5
(número quântico secundário ou azimutal) 0
m (número quântico magnético) 0
=
=
=
 
 
 
 
 
 
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Química 
 
5. 01 + 02 + 08 = 11 
(01) Correta. O cátion divalente perdeu 2 elétrons, assim o átomo neutro, possui a seguinte configuração 
eletrônica: 2 2 6 2 6 21s 2s 2p 3s 3p 4s , portanto, Z 20.= 
(02) Correta. O átomo de carbono, possui a seguinte configuração eletrônica: 
2 2 2
6C 1s 2s 2p= 
 
O elétron de diferenciação será: 
1− 0 1+ 
  
 
 
 
n 2, 1, m 0, S 1/ 2= = = = + 
(04) Incorreta. Átomos isoeletrônicos possuem a mesma quantidade de elétrons, o íon cloreto possui 
18e− e o átomo neutro de enxofre, possui 16e .− 
17
16
C 17 1 18e
S 16e
− −
−
= + =
=
 
(08) Correta. 
2 2 6 2 6 2 10 3
33 X 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p= 
O último nível (4) possui 5 elétrons. 
(16) Incorreta. Um átomo no estado fundamental possui o mesmo número de prótons e elétrons, 
portanto, se possui 26 prótons deveria possuir 26 elétrons.