Distribuição Eletrônica

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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.

Camadas ou níveis de energia

K

L

M

N

O

P

Q

1

2

3

4

5

6

7

Número máximo de elétrons possíveis

2

8

18

32

32

18

2

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 PAULING

Em um átomo no estado fundamental (elétrons não excitados por luz, calor, etc.), os elétrons estão distribuídos em ordem crescente de energia, seguindo as diagonais do diagrama:

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

Regra de distribuição eletrônica

Os elétrons distribuem-se na eletrosfera em ordem crescente de energia; por isso, o subnível mais energético é sempre o último da distribuição eletrônica, mesmo quando é interno.

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 O2-

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 O2-

O2- ->  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

Sumário

- Níveis ou Camadas de Energia
- Subníveis de Energia
- Diagrama de Energias - Diagrama de Pauling
- Distribuição Eletrônica
- Camada de Valência
- Estado Fundamental e Estado Excitado
- Distribuição Eletrônica de Íons
i. Distribuição Eletrônica de Cátions
ii. Distribuição Eletrônica de Ânions
- Orbitais e Spin