Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

7.15: Configuração Eletrónica de Átomos com Múltiplos Eletrões
TABELA DE
CONTEÚDO

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Electron Configuration of Multielectron Atoms
 
TRANSCRIÇÃO

7.15: Configuração Eletrónica de Átomos com Múltiplos Eletrões

O metal alcalino sódio (número atómico 11) tem mais um eletrão do que o átomo de néon. Este eletrão deve entrar na subcamada de energia mais baixa disponível, a orbital 3s, obtendo uma configuração 1s22s22p63s1. Os eletrões que ocupam a camada mais externa das orbitais (valor mais elevado de n) são denominados eletrões de valência e os que ocupam a camada interior das orbitais são denominados eletrões centrais. Como as camadas de eletrões centrais correspondem a configurações eletrónicas de gases nobres, podemos abreviar configurações eletrónicas escrevendo o gás nobre que corresponde à configuração de eletrões centrais, juntamente com os eletrões de valência em um formato condensado. Para o sódio, o símbolo [Ne] representa os eletrões centrais (1s22s22p6) e a configuração abreviada ou condensada é [Ne]3s1.

Da mesma forma, a configuração abreviada do lítio pode ser representada como [He]2s1, onde [He] representa a configuração do átomo de hélio, que é idêntica à da camada interna cheia do lítio. Escrever as configurações desta forma enfatiza a semelhança das configurações do lítio e sódio. Ambos os átomos, que estão na família de metais alcalinos, têm apenas um eletrão em uma subcamada de valência s por fora de um conjunto de camadas internas cheias.

Li: [He]2s1

Na: [Ne]3s1

O metal alcalinoterroso magnésio (número atómico 12), com os seus 12 eletrões em uma configuração [Ne]3s2, é análogo ao seu membro de família berílio, [He]2s2. Ambos os átomos têm uma subcamada de s cheia por fora das suas camadas internas cheias. O alumínio (número atómico 13), com 13 eletrões e a configuração eletrónica [Ne]3s23p1, é análogo ao seu membro de família boro, [He]2s22p1.

As configurações eletrónicas do silício (14 eletrões), fósforo (15 eletrões), enxofre (16 eletrões), cloro (17 eletrões), e árgon (18 eletrões) são análogas nas configurações eletrónicas das suas camadas exteriores aos seus correspondentes membros de família, carbono, azoto, oxigénio, flúor, e néon, respectivamente, excepto que o número quântico principal da camada exterior dos elementos mais pesados aumenta em um para n = 3.

Quando chegamos ao elemento seguinte da tabela periódica, o metal alcalino potássio (número atómico 19), esperaríamos começar a adicionar eletrões à subcamada 3d. No entanto, todas as provas físicas e químicas disponíveis indicam que o potássio é como o lítio e o sódio, e que a eleição seguinte não é adicionada ao nível 3d mas é, em vez disso, adicionada ao nível 4s. Como discutido anteriormente, a orbital 3d sem nós radiais tem energia superior porque é menos penetrante e mais protegida do núcleo do que as 4s, que tem três nós radiais. Assim, o potássio tem uma configuração eletrónica de [Ar]4s1. Portanto, o potássio corresponde a Li e Na na sua configuração de camada de valência. O eletrão seguinte é adicionado para completar a subcamada 4s e o cálcio tem uma configuração eletrónica de [Ar]4s2. Isto dá ao cálcio uma configuração eletrónica de camada exterior correspondente à do berílio e do magnésio.

No caso de Cr e Cu, vemos que subcamadas semi-cheias e completamente cheias representam aparentemente condições de estabilidade preferencial. Esta estabilidade é tal que o eletrão muda de orbital 4s para 3d para ganhar a estabilidade extra de uma subcamada 3d semi-cheia (em Cr) ou de uma subcamada 3d cheia (em Cu). Outras excepções também ocorrem. Por exemplo, prevê-se que o nióbio (Nb, número atómico 41) tenha a configuração eletrónica [Kr]5s24d3. Experimentalmente, observamos que a sua configuração eletrónica em estado fundamental é na verdade [Kr]5s144. Podemos racionalizar essa observação dizendo que as repulsões eletrão-eletrão experienciadas pelo emparelhamento dos eletrões na orbital 5s são maiores do que o intervalo de energia entre as orbitais 5s e as orbitais 4d. Não há um método simples para prever as excepções para átomos onde a magnitude das repulsões entre eletrões é maior do que as pequenas diferenças de energia entre subcamadas.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 6.4: Electronic Structure of Atoms.

Tags

Electron Configuration Multielectron Atoms Pauli Exclusion Principle Hund's Rule Aufbau Principle Sodium Neon Periodic Table Noble Gases Core Electron Distribution Valence Electron Potassium 3d Subshell 4s Subshell Argon Experimental Confirmation

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter