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Números Quânticos: principal, secundário, magnético e de spin

Carolina Batista

Professora de Química

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Os números quânticos são quatro:

Principal (n);
Secundário (l);
Magnético (m ou ml);
Spin (s ou mS).

Eles têm a função de localizar os elétrons na eletrosfera de um átomo, motivo pelo qual não existem elétrons que tenham os quatro números quânticos iguais.

Número quântico principal

O número quântico principal (n) é aquele que indica os níveis de energia, ou seja, a camada eletrônica em que o elétron está.

As camadas eletrônicas K, L, M, N, O, P e Q em torno do núcleo atômico são representadas, respectivamente, pelos seguintes números quânticos principais 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7:

Nível de energia	Camada eletrônica	Número quântico princial	Número máximo de elétrons
1º	K	1	2
2º	L	2	8
3º	M	3	18
4º	N	4	32
5º	O	5	32
6º	P	6	18
7º	Q	7	8

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Por exemplo, o átomo de hidrogênio apresenta apenas um próton em seu núcleo e, consequentemente, um elétron na sua eletrosfera. Este elétron está localizado na primeira camada eletrônica, logo, seu número quântico principal é 1.

Leia sobre camada de valência.

Número quântico secundário

O número quântico secundário, azimutal ou de momento angular (l) é aquele que indica os subníveis de energia, ou seja, o subnível energético a que o elétron pertence.

Os subníveis de energia s, p, d e f representam, respectivamente, os seguintes números quânticos secundários 0, 1, 2 e 3:

s: l = 0;
p: l = 1;
d: l = 2;
f: l = 3.

Distribuição eletrônica de Pauling

Observe que cada subnível permite um número máximo de elétrons: s = 2; p = 6; d = 10 e f = 14.

Leia sobre Diagrama de Pauling.

Número quântico magnético

O número quântico magnético (m ou m₁) é aquele que indica os orbitais no espaço onde os elétrons se encontram, ou seja, a região mais provável de encontrar um elétron dentro de um subnível de energia.

O subnível s possui 1 orbital, que é o orbital (0) e abriga até 2 elétrons;
O subnível p possui 3 orbitais, que são os orbitais (0), (+1) e (-1) e abrigam até 6 elétrons;
O subnível d possui 5 orbitais, que são os orbitais (-2), (-1), (0), (+1) e (+2) e abrigam até 10 alétrons;
O subnível f possui 7 orbitais, que são os orbitais (-3), (-2), (-1), (0), (+1), (+2) e (+3) e abrigam até 14 elétrons.

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Número quântico de spin

O número quântico de spin (s ou m_S) é aquele que indica o sentido de rotação do elétron dentro de um orbital.

Um orbital abriga no máximo dois elétrons. Se a rotação do elétron é no sentido negativo, a seta que o representa está direcionada para cima e o número quântico spin é -1/2.

Em contrapartida, se o orbital de um subnível for positivo, a rotação é no sentido positivo, o qual é representado por uma seta para baixo e o número quântico spin é +1/2.

$espaço espaço espaço seta para cima espaço espaço espaço em moldura de caixa fecha moldura espaço s espaço igual a espaço sinal de subtracção espaço 1 barra 2 espaço espaço espaço seta para baixo espaço espaço espaço em moldura de caixa fecha moldura espaço s espaço igual a espaço mais espaço 1 barra 2$

Exemplo do elemento ferro (₂₆Fe)

Distribuição eletrônica do ferro: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Tendo em conta que o seu elétron mais energético se encontra na camada 3, então, n = 3;
Seu subnível é d, então, l = 2;
O subnível d possui 5 orbitais. Ao distribuir os elétrons, o último fica no orbital -2, então, m = -2.
O spin (s) é +½ , de acordo com o sentido do último elétron preenchido no orbital.

Resumo sobre números quânticos

Principal (n)	Subnível energético	Secundário (l)	Magnético (m)
1	1s	0	$0$
2	2s 2p	0 1	$tabela linha com blank blank 0 blank blank linha com blank célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula blank fim da tabela$
3	3s 3p 3d	0 1 2	$tabela linha com blank blank 0 blank blank linha com blank célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula blank linha com célula com sinal de subtracção 2 fim da célula célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula célula com mais 2 fim da célula fim da tabela$
4	4s 4p 4d 4f	0 1 2 3	$tabela linha com blank blank blank 0 blank blank linha com blank blank célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula blank linha com blank célula com sinal de subtracção 2 fim da célula célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula célula com mais 2 fim da célula linha com célula com sinal de subtracção 3 fim da célula célula com sinal de subtracção 2 fim da célula célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula célula com mais 2 fim da célula fim da tabela tabela linha com blank linha com blank linha com blank linha com célula com mais 3 fim da célula fim da tabela$
5	5s 5p 5d 5f	0 1 2 3	$tabela linha com blank blank blank 0 blank blank linha com blank blank célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula blank linha com blank célula com sinal de subtracção 2 fim da célula célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula célula com mais 2 fim da célula linha com célula com sinal de subtracção 3 fim da célula célula com sinal de subtracção 2 fim da célula célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula célula com mais 2 fim da célula fim da tabela tabela linha com blank linha com blank linha com blank linha com célula com mais 3 fim da célula fim da tabela$
6	6s 6p 6d	0 1 2	$tabela linha com blank blank 0 blank blank linha com blank célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula blank linha com célula com sinal de subtracção 2 fim da célula célula com sinal de subtracção 1 fim da célula 0 célula com mais 1 fim da célula célula com mais 2 fim da célula fim da tabela$
7	7s	0	$0$

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O que é distribuição eletrônica?

A distribuição eletrônica é a forma como os elementos químicos são ordenados de acordo com a sua energia. É a partir dela que os números quânticos conseguem localizar os elétrons.

Exercícios resolvidos sobre números quânticos

Questão 1

(UFPA) Os números quântico principal “n” , secundário “l”, magnético “m” do elétron mais energético do átomo de cloro são respectivamente:

(Dado Cl: Z=17)

a) 3, 1, 0
b) 3, 1, +1
c) 2, 0, +1
d) 2, 1, -1
e) 2, 3, 0

Ver Resposta

Alternativa correta: a) 3, 1, 0.

A distribuição eletrônica do átomo de cloro é:

K - s²
L - 2s² 2p⁶
M - 3s²3p⁵

Observe que o último subnível preenchido foi o 3p, sendo assim, o número quântico principal é 3 e o secundário é 1.

O subnível p apresenta 3 orbitais. Ao distribuir os 5 elétrons neles, temos:

$tabela linha com célula com espaço sinal de subtracção 1 fim da célula célula com espaço espaço espaço 0 fim da célula célula com espaço espaço mais 1 fim da célula fim da tabela espaço espaço seta para cima seta para baixo espaço em moldura de caixa fecha moldura seta para cima seta para baixo espaço em moldura de caixa fecha moldura espaço espaço seta para cima espaço em moldura de caixa fecha moldura$

Note que o último elétron foi inserido no orbital 0, logo, seu número quântico magnético é 0.

Questão 2

(UERN/2015) A principal aplicação do bromo é a produção de brometo de etileno, que é utilizado em combustíveis para motores, com o intuito de evitar a acumulação de chumbo no interior dos cilindros.

Considerando que o número atômico do bromo é 35, afirma-se que ele possui:

I. O número quântico principal igual a 4.
II. 3 orbitais completos.
III. 5 elétrons no nível de valência.
IV. O número quântico magnético igual a 0.
V. 5 elétrons na última camada, com número quântico azimutal igual a 1.

Estão corretas apenas as afirmativas

a) I e IV.
b) I, II e V.
c) III, IV e V.
d) I, II, IV e V.

Ver Resposta

Alternativa correta: d) I, II, IV e V.

A distribuição eletrônica do átomo de bromo é:

K - 1s²
L - 2s² 2p⁶
M - 3s² 3p⁶3d¹⁰
N - 4s² 4p⁵

I. CORRETO. O elétron mais energético está localizado na quarta camada eletrônica;

II. CORRETO. O subnível 4s tem apenas um orbital, abriga até 2 elétrons e está preenchido. Já o subnível 4p apresenta 3 orbitais e apenas dois deles estão prenchidos. Por isso, temos 3 orbitais completos.

III. ERRADA. A quarta camada é o nível de valência e nela existem 7 elétrons (4s² 4p⁵).

IV. CORRETO. Distribuindo os 5 elétrons no subnível p, temos: $tabela linha com célula com espaço sinal de subtracção 1 fim da célula célula com espaço espaço espaço 0 fim da célula célula com espaço espaço mais 1 fim da célula fim da tabela espaço espaço seta para cima seta para baixo espaço em moldura de caixa fecha moldura seta para cima seta para baixo espaço em moldura de caixa fecha moldura espaço espaço seta para cima espaço em moldura de caixa fecha moldura$

V. CORRETO. O número quântico azimutal (l) é aquele que indica o subnível de energia que o elétron pertence. No caso do subnível p, l = 1.

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Referências Bibliográficas

ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

BROWN, T.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005.

BRADY, J. E.; HUMISTON, G.E. Química Geral; Tradução por Cristina Maria Pereira dos Santos e Roberto de Barros Faria. 2ª ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1996.

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Carolina Batista

Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).