Configurações eletrônicas

A configuração eletrônica de um átomo representa a distribuição de elétrons entre seus orbitais atômicos. O princípio de exclusão de Pauli, a regra da multiplicidade máxima de Hund e o princípio de Aufbau podem ser estendidos para prever a configuração eletrônica de qualquer elemento.

O princípio de Aufbau afirma que, no estado fundamental, os orbitais atômicos preenchem uma ordem crescente de energia. As energias relativas dos orbitais atômicos são racionalizadas pelas interações de Coulomb, o efeito de blindagem e a penetração orbital.

Considere a configuração eletrônica do carbono - um elemento com número atômico seis e, portanto, neutro com seis elétrons. O orbitalde 1 s, que tem a energia mais baixa, é preenchido primeiro.

De acordo com o princípio de exclusão de Pauli, dois elétrons em um átomo não podem ter o mesmo conjunto de quatro números quânticos. Como os elétrons no mesmo orbital têm os mesmos números quânticos principais, azimutais e magnéticos, eles devem ter números quânticos de spin diferentes.

Como o número quântico de spin tem apenas dois valores possíveis, um orbital pode acomodar apenas dois elétrons, com spins opostos.

Embora a energia aumente com o número de camadas, a maior penetração dos orbitais s diminui a energia dos orbitais s em relação à dos orbitais p.

Portanto, os próximos dois elétrons ocupam o orbital 2s e o quinto entra na subcamada 2p. Como os orbitais dentro de uma subcamada são considerados degenerados, o quinto elétron pode entrar em qualquer um dos três orbitais 2p degenerados.

O sexto elétron segue a regra da multiplicidade máxima de Hund e ocupa isoladamente um orbital degenerado em vez de emparelhamento. Portanto, para o carbono, os dois elétrons 2p ocupam dois orbitais diferentes e têm spins paralelos.

O diagrama de configuração eletrônica revela que o carbono tem dois elétrons - chamados elétrons do núcleo - na camada interna e quatro elétrons - chamados elétrons de valência - nas camadas mais externas.

A ordem dos orbitais atômicos em relação às suas energias pode ser lembrada usando esses diagramas, onde o caminho da seta revela a sequência na qual os elétrons são atribuídos aos orbitais.

No entanto, essa progressão se torna mais complexa à medida que os orbitais d e f são introduzidos e a sequência se torna menos previsível para elementos de transição, lantanídeos e actinídeos.