O que é um subshell?
Um subshell é uma área dentro da camada de elétrons de um átomo que contém um tipo de orbital de elétrons. Cada átomo consiste em um núcleo central de um ou mais prótons positivos e zero ou mais nêutrons sem carga, com elétrons viajando sobre ele. Os elétrons de um átomo não são livres para viajar aleatoriamente, mas são, até certo ponto, ligados. Assim como os livros são organizados de acordo com o formato dos capítulos, páginas e linhas, os elétrons de um átomo são organizados em conchas, sub-conchas ou orbitais. A menos que os elétrons sejam energicamente excitados, eles permanecem nesses orbitais.
As atribuições às designações de conchas e sub-conchas dependem das características da mecânica quântica de um elétron ligado. Existem quatro números quânticos: "n", "l", "m" e "s". Estes são o número quântico primário (n) relacionado à energia - associado ao modelo Bohr do átomo, o número quântico do momento angular (l), o vetor componente do momento angular (m) e o (s) número (s) quântico (s) de spin. O valor n define o shell e deve ser um número inteiro não inferior a um. Se o número quântico primário n = 1, o número do shell é 1, também chamado de shell K; se n = 2, o número do shell é 2, o shell L; se n = 3, a concha M; n = 4, a concha N; n = 5, o O shell; e assim por diante.
Ignorando, momentaneamente, a descrição do próximo nível de ordem - subcamadas - orbitais de elétrons depende do valor do momento angular do elétron. Os valores do número quântico do momento angular, l, podem ser zero ou números inteiros maiores que zero; se l = 0, o orbital é um s-orbital; se l = 1, é um p-; se l = 2, a d-; l = 3, um f- e se o orbital tiver um valor l = 4, o orbital é um orbital g. É o valor l que determina a probabilidade de um elétron ser encontrado dentro de uma determinada região do espaço, possuindo uma região definida. Um orbital s é esférico, enquanto um orbital p possui duas esferas achatadas com as superfícies planas voltadas uma para a outra. A forma do orbital d pode ter quatro esferas intimamente associadas, ou duas esferas acima e abaixo de um anel - valores mais altos de l levam a outras formas de probabilidade orbital.
Todo shell possui um ou mais subshells, cada um dos quais pode conter orbitais. As letras que identificam os subconjuntos correspondem aos tipos orbitais que eles contêm: um subconjunto d contém orbitais d, um subconjunto f, orbitais f. O número do possível componente do momento angular ou valores m, multiplicado pelo número possível de spin quantum ou valores s, determina o número máximo de orbitais que podem existir dentro de um subconjunto específico. Os valores para m podem ser qualquer número inteiro entre -1 e +1, incluindo 0, enquanto s deve ser +1/2 ou -1/2. O cálculo nos fornece, no caso de um subconjunto f (l = 3), sete valores m e dois valores s, resultando em um máximo de 7 × 2 = 14 orbitais possíveis.
A soma dos orbitais do subshell fornece o número de orbitais possíveis em cada tipo de concha. Em uma concha K, existe apenas um sub-invólucro s, que em si contém no máximo dois orbitais s. Dois subconjuntos, s- e p-, estão contidos no casco L e cada subconjunto contém até 2 + 6 = 8 orbitais. As três subcascas de uma concha M, s, p e d-, podem conter 2 + 6 + 10 = 18 orbitais, enquanto as subconchas s, p, d e f de uma concha N têm capacidade para 2 + 6 + 10 + 14 = 32 orbitais. As conchas G incluem as sub-conchas s-, p-, d-, f- e g e podem conter até 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50 orbitais.