Química Básica - Estrutura - Departamento de Química ...

Em mecânica quântica utiliza-se a “probabilidade” de encontrar o elétron
em algum pequeno elemento de volume em torno do núcleo descrita pelo
quadrado da função de onda ψ 2 .
Como ψ 2 é a probabilidade por unidade de volume, ele é chamado de
“densidade de probabilidade ou densidade eletrônica”.
A distribuição da densidade de probabilidade no espaço gera o que se
chama de nuvem eletrônica. A forma dessa nuvem eletrônica definirá a forma
geométrica (não física ou material) de um orbital. Além disso, cada orbital
corresponde a uma combinação particular de números quânticos mostrados na
Tab. 3.
Para o orbital 1s temos:
Fig. 12 - Nuvem eletrônica do orbital 1s do hidrogênio
Como se pode observar o orbital 1s – assim com os outros orbitais ns – são
esfericamente simétricos, o que resulta do fato de que sua função de onda não
depende da parte angular (Tab. 4). Isto significa que a probabilidade de encontrar
o elétron presente neste orbital é a mesma em qualquer ponto sobre uma
superfície esférica de raio “r” em relação ao núcleo. Porém, no caso do orbital 1s
(Tab. 4 e Fig. 12) a probabilidade é máxima perto do núcleo e vai diminuindo
exponencialmente na medida em o raio da superfície aumenta. No caso dos
orbitais 2s, 3s, ..., ns, o comportamento é basicamente o mesmo. Entretanto, o
decrescimento da probabilidade com o aumento de “r” ocorre mais lentamente à
medida que n aumenta. Além disso, os orbitais “s” com n ≥ 2 (2s, 3s, etc)
apresentam superfícies esféricas onde é nula a probabilidade de encontrar o
elétron (nó radial). Essas regiões poderão ser melhores visualizadas através da
interpretação das curvas de densidade de probabilidade radial (Fig. 12).
Nas Fig. 13, 14 e 15 mostra-se a superfície limite dos três orbitais 2p, dos
cinco orbitais 3d e dos 7 orbitais f, respectivamente. Ao contrário dos orbitais s,
os orbitais p, d e f não são esfericamente simétricos, porém têm a forma de
“lóbulos esferoidais”. Nesses orbitais, a densidade eletrônica não segue uma
simetria esférica, mas se concentra em uma determinada direção do espaço. Por
exemplo, o orbital 2px (n = 2, l = 1 e ml = -1) apresenta uma maior densidade na
direção do eixo x, o 2py no eixo y e assim por diante. Isto significa dizer que todos
os orbitais p possuem propriedades direcionais definidas. As propriedades dos
orbitais p nos permitem compreender o porquê das moléculas apresentarem
geometrias também definidas.
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