A Mecânica Quântica é uma das seções mais importantes da Física e da Química. Ele descreve as propriedades das partículas atômicas e subatômicas. Orbitais e subníveis são duas partes de elétrons que carregam átomos e que costumam ser confundidos entre si. Embora os dois compartilhem algumas semelhanças, eles carregam propriedades diferentes.
Orbitais vs Sublevels
A diferença entre orbitais e subníveis é que orbitais são espaços dentro dos átomos que têm a maior probabilidade de carregar elétrons, enquanto os subníveis se referem à divisão dos níveis de energia carregados pelos elétrons. Em um átomo, um subnível é dividido em vários orbitais.
Orbitais são funções matemáticas que descrevem a localização mais provável e o comportamento dos elétrons em um átomo. Cada orbital de um átomo é caracterizado em três números quânticos que descrevem a energia do elétron, o momento angular e o componente vetorial do átomo.
Os subníveis são definidos como níveis de energia na Mecânica Quântica. Na química, esses níveis de energia estão associados aos elétrons do átomo. No entanto, na física, esses níveis de energia também estão associados ao núcleo. A capacidade de reter elétrons varia com cada subnível.
Tabela de comparação entre orbitais e subníveis
| Parâmetros de comparação | Orbitais | Sublevels |
| Definição | Funções matemáticas que descrevem a localização dos elétrons. | Níveis de energia dos elétrons atômicos e do núcleo. |
| Divisão | Eles são tipos de subníveis. | Eles são tipos de órbitas. |
| Capacidade do elétron | Um orbital pode conter dois elétrons. | Varia com a capacidade de cada subnível. |
| Forma | Formas simétricas, com halteres ou complexas. | Não definido como formas. |
| Propósito | Determinar a localização dos elétrons. | Previsão de ligações químicas. |
O que são orbitais?
Orbitais são funções matemáticas que descrevem a localização mais provável e o comportamento dos elétrons em um átomo. Um orbital também é conhecido como a função de onda do elétron. Existem quatro tipos básicos de orbitais, incluindo orbitais s, p, d e f. Cada orbital pode conter no máximo dois elétrons apenas.
Cada orbital de um átomo é caracterizado em três números quânticos que descrevem a energia do elétron, o momento angular e o componente vetorial do átomo. O momento angular é o spin do elétron. Este spin dos elétrons no orbital é positivo ou negativo, que são conhecidos como estados de spin dos elétrons.
À medida que os orbitais se afastam radicalmente do núcleo, seus tamanhos aumentam gradualmente a cada passo, resultando em níveis de energia mais elevados. Como o orbital s é o orbital menor e mais próximo do núcleo, ele tem a maior probabilidade de carregar elétrons. Por outro lado, o orbital f é grande e está longe do núcleo. Ele carrega um nível muito alto de energia.
As características físicas do orbital, incluindo sua forma e tamanho, dependem do quadrado da função de onda. Os orbitais próximos ao núcleo são comparativamente mais estáveis. Como resultado, eles têm formas definidas. Os orbitais S têm formato esférico simétrico, os orbitais p e os orbitais d têm a forma de halteres e os orbitais f têm formas difusas complexas, pois têm altos níveis de energia.
O que são subníveis?
Os subníveis são definidos como níveis de energia na Mecânica Quântica. Na química, esses níveis de energia estão associados aos elétrons do átomo. No entanto, na física, esses níveis de energia também estão associados ao núcleo. A capacidade de reter elétrons varia com cada subnível. Os subníveis de um átomo são divididos em vários orbitais que carregam elétrons. Existem principalmente quatro subníveis de energia principais de átomos. À medida que o subnível aumenta, a energia dos elétrons presentes também aumenta.
O subnível 1 de energia tem apenas um orbital s e, portanto, pode carregar apenas dois elétrons. Por outro lado, o subnível de energia 2 tem um orbital s e três orbitais p. Uma vez que um orbital pode carregar apenas 2 elétrons, o subnível 2 de energia tem a capacidade de reter 8 elétrons. À medida que avançamos para o subnível 3, os níveis de energia e a capacidade aumentam significativamente. O subnível 3 tem cinco orbitais d adicionais do que os orbitais p. O subnível 3 inclui um total de nove orbitais que podem transportar 18 elétrons. Da mesma forma, o subnível 4 contém 7 orbitais f adicionais do que o subnível 3. Portanto, ele pode carregar um total de 32 elétrons.
A distribuição de elétrons em todos os átomos é diferente. Esses subníveis determinam a distribuição dos elétrons ao redor do núcleo e, portanto, nos permitem prever as ligações químicas que o átomo pode formar com outros elementos.
Principais diferenças entre orbitais e subníveis
Conclusão
A distribuição dos elétrons ao redor do núcleo é, sem dúvida, um dos conceitos mais importantes da Mecânica Quântica. Ele forma a base para a profundidade no campo e nos permite estudar como os elétrons permanecem estáveis enquanto giram em torno do núcleo de um átomo. Embora orbitais e subníveis sejam partes essenciais da estrutura atômica, eles costumam ser confundidos entre si. Isso ocorre por causa da estreita inter-relação que os dois têm um com o outro.
A estrutura atômica dos elementos é estudada na base construída pelo modelo de Bohr de um átomo, que foi proposto por Neil Bohr em 1915. Embora houvesse algumas limitações no modelo de Bohr, ele ainda explicava claramente o núcleo de um átomo, os níveis de energia, e rotação estável de elétrons ao redor do núcleo. Quatro postulados foram derivados do modelo de Bohr para estudar as estruturas atômicas de todos os elementos.
Embora os subníveis sejam limites definidos em raios constantes do núcleo, eles diretamente não carregam elétrons neles. Os subníveis são divididos em orbitais que carregam os elétrons dentro deles. Como cada subnível tem um número diferente de orbitais, a capacidade, os níveis de energia e a estabilidade também variam com os subníveis.
