Os números quânticos

A descrição de um elétron como tendo tanto propriedades de partículas como de onda eletromagnética é feita a partir de uma complexa equação matemática. A resolução dessa equação fornece os parâmetros necessários para caracterizar um orbital num átomo. 

Esses parâmetros são chamados números quânticos. Cada orbital é caracterizado por três números quânticos: o número quântico principal, o número quântico secundário e o número quântico magnético. Um elétron é caracterizado por quatro números quânticos: os três que identificam um orbital e mais o número quântico de spin.

Número quântico principal (n)

Indica a região ao redor do núcleo onde o orbital está localizado. Essa região é chamada nível de energia e é representada pela letra n. O nível de energia corresponde às camadas eletrônicas anteriormente vistas. O número quântico principal pode assumir valores inteiros de um até, teoricamente, infinito, mas na prática verifica-se a existência de átomos contendo no máximo sete níveis de energia.

A expressão 2.n², onde n corresponde a um determinado nível de energia, permite calcular a máxima quantidade de elétrons que pode ocupar esse nível. A quantidade de elétrons presentes nos níveis de energia pode ser menor do que a máxima quantidade prevista teoricamente.

nível de energia (n)	1	2	3	4	5	6	7
nº máximo de elétrons permitido	2	8	18	32	50	72	98

Número quântico secundário ou azimutal (ℓ)

Indica a forma geométrica do orbital que será sempre a mesma independente do nível de energia onde estiver situado. É representado pela letra ℓ e pode assumir os valores de 0 até n-1. Na prática são conhecidos 4 valores para ℓ: 0, 1, 2 e 3. É comum associar o número quântico secundário a letras. Assim temos:

ℓ	0	1	2	3
orbital	s	p	d	f

O orbital s apresenta forma esférica. O elétron não é mais considerado um ponto com localização determinada. Ao invés disso, ele é representado de forma difusa mostrando que ele pode ser encontrado em qualquer região do orbital.

O orbital p apresenta a forma de um par de halteres, estando o núcleo entre os dois halteres.

Os outros orbitais, possuem forma geométrica complexa.

Número quântico magnético (m)

Indica a orientação do orbital no espaço. É representado pela letra m. O número de orientações que um orbital pode apresentar é dado pela expressão 2. ℓ + 1. Dessa forma temos:

orbital	número quântico secundário	número de orientações no espaço (2 ℓ + 1)	valores de m
s p d f	0 1 2 3	2.0+1=1 2.1+1=3 2.2+1=5 2.3+1=7	0 -1, 0, +1 -2, -1, 0, +1, +2 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

A orientação de um orbital é dada em função do sistema tridimensional de eixos cartesianos. Assim é lógico admitir que o orbital s, por apresentar forma esférica, deva apresentar somente uma orientação no espaço. Os orbitais p podem se orientar de acordo com os eixos x, y e z do sistema de eixos cartesianos.

O conjunto dos três orbitais p é chamado subnível p.

Os orbitais d e f apresentam, respectivamente, 5 e 7 orientações no espaço. O conjunto dos cinco orbitais d é chamado subnível d e o conjunto dos sete orbitais f de subnível f.

Número quântico de spin (s ou ms)

Indica o sentido de rotação do elétron ao redor de seu eixo. É representado por s ou ms e pode ter dois valores -1/2 e +1/2. Arbitrariamente, ao sentido de rotação anti-horário é associado o valor -1/2 e ao sentido de rotação horário o valor +1/2.

Fonte: SILVA, Eduardo Roberto da & HASHIMOTO, Ruth R. Cursos Práticos Nova Cultural – Vestibular. Química.