O modelo de Bohr previa bem o espectro do hidrogênio, mas tratava o elétron como uma bolinha girando em uma órbita bem definida, como um planeta ao redor do Sol. Duas ideias do século XX obrigaram a abandonar essa imagem: a matéria também se comporta como onda, e existe um limite fundamental para o quanto se pode conhecer o movimento de uma partícula. Se não dá para traçar a trajetória do elétron, como descrever onde ele está?
Dualidade onda-partícula: a hipótese de De Broglie
Em 1927, Davisson e Germer lançaram elétrons contra um cristal de níquel e observaram figuras de difração iguais às que a luz produz. Como uma partícula com massa e carga pode se comportar como onda?
O princípio da incerteza de Heisenberg
Orbitais atômicos: função de onda e probabilidade
Se tentássemos localizar o elétron iluminando-o com fótons de alta energia, a própria colisão alteraria sua velocidade e sua posição. Se medir uma trajetória é impossível, como descrever onde o elétron está?
Cada ponto da nuvem não é o elétron: é uma "fotografia" possível de sua posição. Onde há muitos pontos, a probabilidade é alta; onde há poucos, é baixa. A linha tracejada é a superfície de contorno, que delimita a região com cerca de 90% de probabilidade de encontrar o elétron.
Pratica★☆☆Por começar
No âmbito da mecânica quântica, substitui-se o conceito de órbita do modelo de Bohr pelo de orbital atômico. a) Defina com precisão o termo «orbital atômico», indicando…
No âmbito da mecânica quântica, substitui-se o conceito de órbita do modelo de Bohr pelo de orbital atômico.
a) Defina com precisão o termo «orbital atômico», indicando que grandeza física representa o quadrado da função de onda ($|\psi|^2$).
b) Indique se conhecer o orbital permite prever com certeza a posição de um elétron antes de medi-la e justifique sua resposta citando o princípio físico correspondente.
A ilustração a seguir esquematiza uma seção bidimensional da densidade de pontos correspondente a um orbital atômico do tipo $s$, em que se destacam uma região interior…
A ilustração a seguir esquematiza uma seção bidimensional da densidade de pontos correspondente a um orbital atômico do tipo $s$, em que se destacam uma região interior de alta densidade relativa (A) e uma zona periférica de menor densidade (B), delimitadas por uma superfície de contorno. Observe o diagrama
e responda às seguintes questões:
a) Explique o significado físico da densidade de pontos neste diagrama e justifique por que no modelo quântico não se desenha uma órbita circular ou elíptica precisa.
b) Descreva o que representa a linha de contorno exterior indicada normalmente nos livros para este tipo de orbital e justifique se os sinais algébricos ($+$ ou $-$) que às vezes se atribuem às funções de onda representam carga elétrica positiva ou negativa.
Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.
Voltando ao começo: o elétron não percorre uma órbita porque, pelo princípio da incerteza, posição e velocidade não podem ser conhecidas juntas; o que se descreve é a probabilidade de encontrá-lo, por meio dos orbitais.
Resumo
Vamos praticar! 1 exercícios de nível médio neste tema