Distribuição Eletrônica

Distribuição Eletrônica

Em um átomo, os elétrons se distribuem de forma organizada em torno do núcleo. Essa organização é chamada distribuição eletrônica.

Níveis ou Camadas de Energia

Num átomo, os elétrons movimentam-se em trajetórias circulares denominadas camadas ou níveis de energia, e cada um desses níveis apresenta um  certo valor energético.

Os níveis de energia dos elétrons são conhecidos como camadas eletrônicas. Os átomos dos elementos químicos conhecidos apresentam elétrons até o sétimo nível de energia.

K	L	M	N	O	P	Q
1	2	3	4	5	6	7

Em cada uma destas camadas, existe um número máximo de elétrons possível.

Subníveis de Energia

Em 1916, o físico alemão Sommerfeld, percebeu que os níveis de energia apresentavam subníveis.

Os subníveis de energia são identificados pelas letras minúsculas: s, p, d, f, g, h, i, ....

A partir dos modelos de Rutherford-Bohr e Sommerfeld, Linus Pauling propôs a distribuição dos elétrons na eletrosfera de um átomo, denominada de configuração ou distribuição eletrônica.

Veja abaixo:

Níveis de energia (Camadas eletrônicas)	K	L	M	N	O	P	Q
	1	2	3	4	5	6	7
Subníveis de energia	s	p	d	f	g	h	i

K	1s							1ª Camada (K)	1 subnível (s)
L	2s	2p						2ª Camada (L)	2 subníveis (s e p)
M	3s	3p	3d					3ª Camada (M)	3 subníveis (s, p, d)
N	4s	4p	4d	4f				4ª Camada (N)	4 subníveis (s, p, d, f)
O	5s	5p	5d	5f	5g			5ª Camada (O)	5 subníveis (s, p, d, f, g)
P	6s	6p	6d	6f	6g	6h		6ª Camada (P)	6 subníveis (s, p, d, f, g, h)
Q	7s	7p	7d	7f	7g	7h	7i	7ª Camada (Q)	7 subníveis (s, p, d, f, g, h , i )

O quadro abaixo mostra o número máximo de elétrons possível em cada subnível:

subnível	s	p	d	f
nº máximo de elétrons	2	6	10	14

Diagrama de Energias - Diagrama de Pauling

Linus Pauling chegou a uma distribuição eletrônica representada graficamente pelo esquema conhecido como Diagrama de Pauling.

Diagrama de energias dá a ocorrência de cada subnível nos níveis, bem como a ordem de energias crescentes

• Subnível mais energético é o último da distribuição de acordo com o diagrama de energia.
• Camada de valência é a camada (nível) mais externa.

Exemplos: Distribuição eletrônica

(Subníveis)    

(Níveis ou Camadas)

(Subníveis)      ₂₁Sc 1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p⁶  4s²  3d¹

(Níveis)

Distribuição Eletrônica

Camada (nível) de Valência

Nível de valência é a camada eletrônica mais externa do átomo.

Estado Fundamental e Estado Excitado

Quando a distribuição eletrônica de um átomo segue rigorosamente o diagrama de Pauling, dizemos que ele está no estado fundamental. Mas, quando um átomo recebe energia, seus elétrons absorvem energia, saltando para níveis mais externos, mais energéticos; nesse caso, o átomo fica momentaneamente com mais energia que em seu estado fundamental. Dizemos que passa do estado fundamental para o estado excitado. A volta desse elétron ao nível de origem ocorre com liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (energia luminosa e térmica, por exemplo).

Quanto mais externo o nível em que se encontra o elétron, maior sua energia.

Por exemplo

₁₁Na → 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ - estado fundamental.

₁₁Na → 1s² 2s² 2p⁶ 6s¹ - estado excitado

O elétron 6s¹ absorveu energia e saltou da camada 3(M) para a camada 6(P); portanto está no estado excitado.  Ao voltar para a camada M, o elétron libera energia na forma de luz que, no caso do sódio, é amarela.

É esse fenômeno que explica as cores nos testes de chama, nos fogos de artifício e nos luminosos de propaganda.

Distribuição Eletrônica de Íons

Distribuição Eletrônica de Cátions

Cátion é um íon positivo formado quando um átomo neutro perde elétrons, que saem da camada de valência.

Para fazer a distribuição eletrônica de um cátion siga os passos:

1. Distribuir os elétrons do átomo neutro;
2. Identificar a camada de valência e dela retirar o número de elétrons segundo a carga elétrica do íon.

Exemplo

distribuição eletrônica do cátion Co²⁺

Distribuição eletrônica do átomo neutro do Co:

₂₇ Co → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d ⁷

camada de valência (de onde saem os elétrons): 4s²  

Distribuição eletrônica do cátion bivalente do cobalto Co²⁺

₂₇ Co²⁺ →  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷

Camadas:   K= 2   L = 8    M = 15

Distribuição Eletrônica de Ânions

Ânion é um íon negativo formado quando um átomo neutro adquire elétrons. Os elétrons ganhos entram na camada de valência , no subnível mais energético.

Para fazer a distribuição eletrônica de um ânion, procede-se como no caso dos cátions: faz-se, inicialmente, a distribuição dos elétrons do átomo neutro; em seguida, identifica-se a camada de valência e acrescenta-se os elétrons adquiridos no subnível mais energético.

Exemplo

distribuição eletrônica do ânion O^2-

Distribuição eletrônica do átomo neutro de O:

₈O -> 1s²  2s²  2p⁴   

camada de valência (onde entram os elétrons): 2p

Distribuição eletrônica do ânion bivalente do Oxigênio O^2-

O^2- ->  1s² 2s² 2p⁶

Camadas:     K= 2   L = 8   

Orbitais e Spin

Em 1926, Heisenberg propôs o "princípio da incerteza" que, aplicado ao átomo, mostra ser impossível determinar a trajetória do elétron em torno do núcleo. Para contornar o problema, Schrödinger e, depois, Born desenvolveram o conceito de orbital como uma região do espaço onde é muito provável (mas não absolutamente certo) encontrar o elétron.

 

O Princípio de Pauli: "dois elétrons só ocupam o mesmo orbital se possuírem spins opostos".

REGRA DE HUND: A distribuição dos elétrons nos orbitais de um mesmo subnível deve ser feita de modo que se tenha o maior número possível de elétrons desemparelhados.

Exemplos