Distribuição Eletrônica

Distribuição Eletrônica

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:  K, L, M, N, O, P e Q. 

À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.  

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. 

Assim, as camadas K, L, M, N, O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.  

Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s, p, d, f, em ordem crescente de energia.  

O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnível de energia, também foi determinado experimentalmente:  

Subnível                                      s p   d    f 

Número máximo de elétrons 2 6 10 14

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. 

Assim, como no 1º nível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.  

Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

Linus Carl Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. 
A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na sequência das diagonais.

Exercícios

01. Determine o nome, símbolo e efetue a distribuição eletrônica por camadas dos seguintes átomos:

a) Z=11

Sódio (Na)

1K = 2 é

2L = 8 é

3M = 1 é

b) Z=35

c) Z=5

02. Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.

03. Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.

04. Determine:

a) o nome

b) o símbolo 

c) efetue a distribuição eletrônica de energia 

d) efetue a distribuição eletrônica por camadas

A) Z=20

a) Cálcio 

b) Ca

c) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

d) 1K = 2 é

     2L = 8 é

     3M= 10 é

B) Z=27

C) Z=13

D) Z=36

E) Z=25

F) Z=31

G) Z=22

H) Z=2

I) Z=12

05. (F.E. FAAP-SP) Faça a distribuição eletrônica para o átomo do elemento químico de Z=17 e indique o número de elétrons do subnível mais energético.

06. (FMABC) O átomo de carbono (número atômico 6), no seu estado fundamental, tem elétrons somente:

a) no orbital 1s;

b) nos orbitais 1s e 2s;

c) nos orbitais 1s, 2s e 2p;

d) nos orbitais 1s, 2s, 2p e 3s;

e) nos orbitais 1s, 2s, 2p, 3s e 3p.

07. (ITA-SP) A configuração eletrônica do átomo de cálcio no seu estado fundamental é:

a) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

b) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d²

c) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3d² 3p³

d) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 4s² 3d⁶

e) n.d.a.

08. Qual a distribuição eletrônica em camadas do átomo ₂₆Fe⁵⁶? 

a) 2 – 8 – 10 – 2. 

b) 2 – 8 – 12. 

c) 2 – 8 – 8 – 4. 

d) 2 – 8 – 18 – 18 – 8 – 2.  

e) 2 – 8 – 14 – 2.

Fonte bibliográfica:

SILVA, Eduardo Roberto da & HASHIMOTO, Ruth R. Cursos Práticos Nova Cultural – Vestibular. Química

http://brasilescola.uol.com.br/quimica/distribuicao-eletronica-de-eletrons.htm

http://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-distribuicao-eletronica.htm

Dedico o post de hoje ao meu querido aluno Kauan Ravazzio que contribuiu com os exercícios 01 e 04.

Modelo orbital e a distribuição eletrônica

A distribuição eletrônica, segundo o modelo orbital, permitirá conhecer a distância do elétron ao núcleo, o tipo de orbital que ocupa, a orientação espacial do orbital e o sentido de rotação do elétron. Para isso necessitamos, também, recorrer a algumas regras.

Um orbital pode conter no máximo dois elétrons. Dessa forma o subnível s pode abrigar no máximo dois elétrons, o subnível p (três orbitais) 6 elétrons, o subnível d (cinco orbitais) 10 elétrons  e o subnível f (sete orbitais) 14 elétrons.

Princípio da exclusão de Pauli: “Num mesmo átomo não podem existir dois elétrons com o mesmo conjunto de números quânticos”. 

Isso significa que os elétrons de um mesmo orbital devem apresentar spins contrários. Um elétron gira no sentido horário e outro no sentido anti-horário.

Os elétrons tendem a ocupar os orbitais de menor energia potencial em relação ao núcleo. 

Os orbitais mais energéticos só serão preenchidos quando os menos energéticos estiverem completos.

Orbitais de um mesmo subnível apresentam energia igual.

A ordem de preenchimento dos orbitais é dada pelo diagrama de Pauling. 

O sentido das setas indica valores de energia crescente e a ordem de preenchimento dos orbitais.

Regra da máxima multiplicidade de Hund: “Ao preencher os subníveis p, d e f, deve-se primeiro colocar os elétrons em orbitais vazios e com spins paralelos (mesmo sentido de rotação). Somente após o semipreenchimento de todos orbitais é que o segundo elétron deve ser adicionado”.

Cada orbital será representado por □ e os números quânticos magnéticos de cada orbital são:

O spin será representado por uma seta vertical. O spin -1/2 será representado por ↑ e o spin +1/2 por ↓.

O número de elétrons presentes num subnível deve ser indicado acima e a direita da letra. A notação 3p5 indica a presença de 5 elétrons no subnível p situado no terceiro nível de energia.

Fonte: SILVA, Eduardo Roberto da & HASHIMOTO, Ruth R. Cursos Práticos Nova Cultural – Vestibular. Química.

Modelo Atômico de Bohr

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr, ao estudar espectros de emissão de certas substâncias, modificou o modelo de Rutherford. 

No início do século XX era fato conhecido que a luz branca (luz solar, por exemplo) podia ser decomposta em diversas cores. 

Isso é conseguido fazendo com que a luz passe por um prisma. 

No caso da decomposição da luz solar obtém-se um espectro chamado espectro contínuo. 

Este é formado por ondas eletromagnéticas visíveis e invisíveis (radiação ultravioleta e infravermelho). Na parte visível desse espectro não ocorre distinção entre as diferentes cores, mas uma gradual passagem de uma para outra. O arco-íris é um exemplo de espectro contínuo onde a luz solar é decomposta pelas gotas de água presentes na atmosfera. Como a cada onda eletromagnética está associada certa quantidade de energia, a decomposição da luz branca produz ondas eletromagnéticas com toda e qualquer quantidade de energia.

No entanto, se a luz que atravessar o prisma for de uma substância como hidrogênio, sódio, neônio etc. será obtido um espectro descontínuo. Este é caracterizado por apresentar linhas coloridas separadas. Em outras palavras, somente alguns tipos de radiações luminosas são emitidas, isto é, somente radiações com valores determinados de energia são emitidas.

Baseado nessas observações experimentais, Bohr eleborou um novo modelo atômico cujos postulados são:

Na eletrosfera os elétrons não se encontram em qualquer posição. 

Eles giram ao redor do núcleo em órbitas fixas e com energia definida. 

As órbitas são chamadas de níveis de energia ou camadas eletrônicas, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do núcleo, ou níveis de energia representados pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Os elétrons ao se movimentarem numa camada eletrônica não absorvem nem emitem energia.

Os elétrons de um átomo tendem a ocupar as camadas eletrônicas mais próximas do núcleo, isto é, as que apresentam menor quantidade de energia.

Um átomo está no estado fundamental quando seus elétrons ocupam as camadas menos energéticas.

Quando um átomo recebe energia (térmica ou elétrica), o elétron pode saltar para uma camada mais externa (mais energética). Nessas condições o átomo se torna instável. Dizemos que o átomo se encontra num estado excitado.

Os elétrons de um átomo excitado tendem a voltar para as camadas de origem. Quando isso ocorre, ele devolve, sob a forma de onda eletromagnética, a energia que foi recebida na forma de calor ou de eletricidade.

Esses postulados permitem explicar a existência dos espectros de emissão descontínuos: como o elétron só pode ocupar determinadas órbitas, as transições eletrônicas (ida e volta do elétron) ocorrem em número restrito, o que produz somente alguns tipos de radiação eletromagnética e não todas como no espectro contínuo.

O modelo atômico de Bohr foi elaborado para o átomo de hidrogênio, mas aplica-se com boa aproximação a todos os outros átomos.

Distribuição eletrônica

A maneira pela qual os elétrons se distribuem nas diferentes camadas ao redor do núcleo é chamada distribuição eletrônica. 

Para efetuarmos a distribuição eletrônica devemos obedecer a algumas regras, que são:

Em cada camada pode existir uma quantidade máxima de elétrons.

Camada eletrônica	K	L	M	N	O	P	Q
Nível de energia	1	2	3	4	5	6	7
Número máximo de elétrons	2	8	18	32	32	18	2

Os elétrons tendem a ocupar as camadas eletrônicas mais próximas do núcleo, isto é, as menos energéticas.

Essas ideias contribuíram para ampliar os conhecimentos sobre a estrutura dos átomos.

Fonte: Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 2ª Série. São Paulo: SE, 2014.

Fonte: SILVA, Eduardo Roberto da & HASHIMOTO, Ruth R. Cursos Práticos Nova Cultural – Vestibular. Química