Princípio da Exclusão de Pauli

Por André Luis Silva da Silva
De acordo com a Química Quântica, para cada elétron em um átomo poderá ser associado um conjunto de valores referente aos quatro números quânticos, que determinarão a posição ocupada pelo elétron, incluindo o orbital, assim como a orientação em que executa seu movimento de rotação.

“Existe uma restrição, todavia, quanto aos valores que esses números podem ter. Esta restrição é o Princípio de Exclusão de Pauli, que estabelece que dois elétrons em um átomo não podem ter todos os quatro números quânticos iguais. Isto significa que, se escolhermos um conjunto particular de valores para n, l e ml correspondente a um orbital particular (por exemplo, n=1, l=0, ml=0; o orbital 1s), poderemos ter apenas dois elétrons com valores diferentes do número quântico de spin, ms (isto é, s= +1/2 ou s= -1/2). Com efeito, isso limita a dois o número de elétrons em um dado orbital, também requer que os spins destes dois elétrons estejam em direções opostas”1.

Portanto, os valores dos quatro números quânticos podem ser atribuídos para cada elétron em um átomo, de acordo com as regras precedentes e o Princípio da Exclusão de Pauli. Uma maneira objetiva de prever a localização provável de um elétron no interior de um átomo (sua camada, subcamada e orbital) é através de um conjunto matemático de valores denominado números quânticos.

a) NÚMERO QUÂNTICO PRINCIPAL (n)

Representa a camada atômica em que o elétron se encontra. Seus valores são números inteiros positivos, sendo experimentalmente determinado com variação de 1 a 7. Representa a distância média do elétron em relação ao núcleo do átomo, sendo assim, quanto maior for o valor de n mais afastado este elétron estará.

b) NÚMERO QUÂNTICO AZIMUTAL (l)

Representa a subcamada, assim, a forma do orbital. Pode apresentar valores inteiros de zero até n-1. Quando l=0, tem-se a subcamada s e forma simetricamente esférica para o orbital, l=1 designa uma subcamada p e um orbital apresentando uma forma típica de dois lobos de um orbital p. De forma idêntica, l=2 representa uma subcamada d e l=3 uma subcamada f.

c) NÚMERO QUÂNTICO MAGNÉTICO (ml)

“O termo magnético é relativo ao fato de que os orbitais de uma dada subcamada possuem diferentes energias quantizadas, na presença de um campo magnético”2. O valor deste número quântico oferece informações a respeito da orientação de um orbital no espaço. Para a subcamada s apresenta valor zero, para a subcamada p pode assumir valores inteiros no intervalo de –1 a +1, para a subcamada d valores de –2 a +2 e para a subcamada f valores de –3 a +3.

c) NÚMERO QUÂNTICO SPIN (ms)

O quarto número quântico, denominado muitas vezes apenas de spin, representa o eixo de rotação do elétron no orbital. Possui valor de +1/2 e –1/2, “sendo atribuido o primeiro a uma rotação em sentido anti-horário e o segundo em sentido horário”3.

Na Tabela 1 há um sumário referente aos valores para os quatro números quânticos obtidos por algumas informações.

Nome Símbolo Característica especificada Informação fornecida Valores possíveis
Principal n Camada Distância média do núcleo 1, 2, 3, 4,...
Azimutal l Subcamada Forma do orbital 0, 1, 2,...(n-1)
Magnético ml Orbital Orientação do orbital -l, (-l+1),...0,...(l-1), l
Spin ms Spin Spin -1/2, +1/2

Referências:
1. HUMISTON, Gerard E.; BRADY, James E.; Química Geral, Ed. LTC, Rio de Janeiro/RJ – 2000.
2. RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994.
3. ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.