Principal diferença - Shell vs Subshell vs Orbital

Atom é a unidade básica que compõe a matéria. No passado, os cientistas acreditavam que os átomos não podiam ser mais divididos. Mas descobertas posteriores revelaram informações sobre partículas subatômicas, o que indicava que os átomos poderiam ser divididos em partículas subatômicas. As três principais partículas subatômicas são elétrons, prótons e nêutrons. Prótons e nêutrons juntos formam o núcleo, que é o núcleo central do átomo. Os elétrons estão em movimento contínuo ao redor desse núcleo. Não podemos determinar a localização exata de um elétron; no entanto, os elétrons se movem em certas vias. Os termos casca, subcamada e orbital referem-se aos caminhos mais prováveis ​​que um elétron pode se mover. A principal diferença entre subcamada e orbital é que as camadas são compostas de elétrons que compartilham o mesmo número quântico principal e as sub-camadas são compostas de elétrons que compartilham o mesmo número quântico de momento angular, enquanto os orbitais são compostos de elétrons que estão no mesmo nível de energia, mas têm spins diferentes.

Principais áreas cobertas

1. O que é um Shell - Definição, Estrutura e Propriedades 2. O que é um Subshell - Definição, Estrutura e Propriedades 3. O que é um orbital - Definição, Estrutura e Propriedades 4. Qual é a diferença entre a subcamada da casca e a orbital - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: átomo, elétrons, orbital, número quântico, casca, subcamada

O que é uma concha

Uma casca é o caminho seguido pelos elétrons ao redor do núcleo do átomo. Eles também são chamados de níveis de energia, uma vez que essas camadas são organizadas ao redor do núcleo de acordo com a energia da qual um elétron nessa camada é composto. A concha com a energia mais baixa está mais próxima do núcleo. O próximo nível de energia está localizado além dessa casca.

Para reconhecer essas camadas, elas são nomeadas como K, L, M, N, etc. A camada com o nível de energia mais baixo é a camada K. Mas, os cientistas nomearam essas conchas usando números quânticos. Cada concha tem seu próprio número quântico. O número quântico dado para as camadas é denominado como o número quântico principal. Então, a casca com o nível de energia mais baixo é n = 1.

Todas as camadas não contêm o mesmo número de elétrons. O nível de energia mais baixo pode conter no máximo 2 elétrons. O próximo nível de energia pode conter até 8 elétrons. Existe um padrão do número de elétrons que uma camada pode conter. Esse padrão é fornecido a seguir.

Número quântico principal (n)	Número Máximo de Elétrons
n = 1	2
n = 2	8
n = 3	18
n = 4	32
n = 5	32
n = 6	32

Portanto, o número máximo de elétrons que qualquer camada pode conter é 32. Nenhuma camada pode ter mais de 32 elétrons. As camadas superiores podem conter mais elétrons do que as camadas inferiores.

A presença dessas camadas indica que a energia de um átomo é quantizada. Em outras palavras, existem valores discretos de energia para os elétrons que se movem em torno do núcleo.

Figura 1: Invólucros atômicos

Os elétrons nessas camadas podem ser transferidos de uma camada para outra absorvendo ou liberando energia. A quantidade de energia que está sendo absorvida ou liberada deve ser igual à diferença de energia entre duas camadas. Do contrário, essa transição não ocorreria.

O que é um Subshell

Uma subcamada é a área na qual o elétron se move dentro de uma camada. Estes são nomeados de acordo com o número quântico do momento angular. Existem 4 tipos principais de subshells que podem ser encontrados em um shell. Eles são nomeados como s, p, d, f. Cada subcamada é composta por vários orbitais. O número de orbitais que estão em sub-camadas é fornecido abaixo.

Subshell	Número de orbitais	Número Máximo de Elétrons
s	1	2
p	3	6
d	5	10
f	7	14

Essas subcamadas também são organizadas de acordo com a energia da qual são compostas. Em camadas inferiores, a ordem ascendente da energia das subcamadas é tão s <><>

Figura 02: Formas de Subshells

Essas sub-camadas têm uma estrutura 3D exclusiva. s subshell é esférico. p subshell tem a forma de haltere. Essas formas são fornecidas acima.

O que é um orbital

Orbital é uma função matemática que descreve o comportamento ondulatório de um elétron. Em outras palavras, o termo orbital explica o movimento exato de um elétron. Uma subcamada é composta de orbitais. O número de orbitais que uma subcamada possui depende da subcamada. Isso significa que o número de orbitais presentes em uma subcamada é um recurso exclusivo de uma subcamada.

Subshell	Número de orbitais
s	1
p	3
d	5
f	10

No entanto, um orbital pode conter no máximo dois elétrons. Esses elétrons estão no mesmo nível de energia, mas diferentes uns dos outros de acordo com seu spin. Eles sempre têm spins opostos. Quando os elétrons são preenchidos nos orbitais, eles são preenchidos de acordo com a Regra de Hund. Esta regra indica que cada orbital em uma subcamada é ocupado individualmente com elétrons antes que qualquer orbital seja duplamente acoplado.

Figura 3: Formas dos orbitais d

A imagem acima mostra as formas dos orbitais d. Como uma subcamada d é composta por 5 orbitais, a imagem acima mostra as 5 formas diferentes desses orbitais.

Diferença entre Shell Subshell e Orbital

Definição

Concha: Shell é o caminho seguido pelos elétrons ao redor do núcleo do átomo.

Subshell: Sub camada é o caminho pelo qual um elétron se move dentro de uma camada.

Orbital: Orbital é uma função matemática que descreve o comportamento ondulatório de um elétron.

Nome do Número Quântico

Concha: Uma casca recebe o número quântico principal.

Subshell: Uma subcamada recebe o número quântico do momento angular.

Orbital: Um orbital recebe o número quântico magnético.

Número Máximo de Elétrons

Concha: Uma camada pode conter no máximo 32 elétrons.

Subshell: O número máximo de elétrons que uma sub camada pode conter depende do tipo de sub camada.

Orbital: O número máximo de elétrons que um orbital pode conter é 2.

Conclusão

Um átomo é composto de elétrons, prótons e nêutrons. Prótons e nêutrons estão no núcleo. Os elétrons formam uma nuvem ao redor do núcleo. Esta nuvem de elétrons possui elétrons que estão em movimento constante. Outras descobertas descobriram que esta não é apenas uma nuvem. Existem níveis de energia quantizados nos quais os elétrons se movem. Eles parecem caminhos para os elétrons se moverem. Os termos conchas, subcamadas e orbitais são usados ​​para descrever essas vias. A principal diferença entre subcamadas e orbitais é que as camadas são compostas por elétrons que compartilham o mesmo número quântico principal e as subcamadas são compostas por elétrons que compartilham o mesmo número quântico de momento angular, enquanto os orbitais são compostos por elétrons que estão no mesmo nível de energia, mas têm giros diferentes.

Referências:

1. Andrew Rader. "Sempre em movimento." Noções básicas de química, disponíveis aqui. Acessado em 25 de agosto de 2017. 2. “GCSE Bitesize: The structure of an atom.” BBC, BBC, disponível aqui. Acessado em 25 de agosto de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Bohr-atom-PAR” Por JabberWok na Wikipédia em inglês (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. “Orbitais D” por CK-12 Foundation - Arquivo: High School Chemistry.pdf, página 271 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia