Questão 31 do IME 2027

Question

Em 1926, o físico austríaco Erwin Schrödinger formulou a equação que descreve matematicamente o comportamento ondulatório do elétron no átomo. As soluções da equação para o átomo de hidrogênio levam naturalmente ao surgimento dos números quânticos principal (n), azimutal (l) e magnético (m_l), que caracterizam os orbitais atômicos. A descrição completa dos estados eletrônicos inclui ainda o número quântico de spin (m_s), introduzido posteriormente.

Considere um elétron pertencente ao subnível 3p. Com base nas definições dos números quânticos, assinale a alternativa correta.

A
O número quântico principal do elétron é n = 2.
B
O número quântico azimutal do elétron é l = 2.
C
O número quântico magnético do elétron pode assumir os valores m_l = -1, 0 ou +1.
D
O elétron só pode apresentar spin m_s = +\frac{1}{2}.
E
O subnível ao qual o elétron pertence comporta, no máximo, oito elétrons.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 31 do IME 2027

Prova objetiva · Química

Em 1926, o físico austríaco Erwin Schrödinger formulou a equação que descreve matematicamente o comportamento ondulatório do elétron no átomo. As soluções da equação para o átomo de hidrogênio levam naturalmente ao surgimento dos números quânticos principal (n), azimutal (l) e magnético (m_l), que caracterizam os orbitais atômicos. A descrição completa dos estados eletrônicos inclui ainda o número quântico de spin (m_s), introduzido posteriormente.

Considere um elétron pertencente ao subnível 3p. Com base nas definições dos números quânticos, assinale a alternativa correta.

A
O número quântico principal do elétron é n = 2.
B
O número quântico azimutal do elétron é l = 2.
C
O número quântico magnético do elétron pode assumir os valores m_l = -1, 0 ou +1.
D
O elétron só pode apresentar spin m_s = +\frac{1}{2}.
E
O subnível ao qual o elétron pertence comporta, no máximo, oito elétrons.

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Resolução comentada

No subnível 3p, o número 3 indica o número quântico principal e a letra p indica o número quântico azimutal. Os valores de l são: s = 0, p = 1, d = 2, f = 3.

Assim, para 3p: n = 3 e l = 1.

O número quântico magnético assume os valores inteiros de -l a +l. Com l = 1:

m_l = -1,\ 0,\ +1

São 3 orbitais p, e cada um comporta 2 elétrons. Logo, o subnível comporta no máximo 6 elétrons.

O spin pode ser +\frac{1}{2} ou -\frac{1}{2}. Dois elétrons no mesmo orbital têm spins opostos, de acordo com o princípio de exclusão de Pauli. Por isso, um elétron do subnível não é restrito a um único valor de spin.

Conferindo as alternativas:

(A) falsa, pois n = 3.
(B) falsa, pois l = 1.
(C) verdadeira, pois m_l varia de -1 a +1.
(D) falsa, pois o spin pode ser \pm\frac{1}{2}.
(E) falsa, pois o máximo é 6 elétrons.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

AConfunde o valor de n: no subnível 3p, n = 3, e não 2.
BAtribui l = 2, que corresponde ao subnível d; o subnível p tem l = 1.
DO spin pode ser +1/2 ou -1/2; só não podem ser iguais dois elétrons no mesmo orbital.
EDiz 8 elétrons, mas o subnível p tem 3 orbitais e comporta no máximo 6.

Assuntos: números quânticos, subníveis e orbitais.

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Questão 31 no caderno Prova objetiva do IME 2027

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