Configuração electrónica

A configuração eletrônica ou configuração eletrónica de um átomo ou íon é uma descrição da distribuição dos seus elétrons por nível de energia. As configurações eletrônicas descrevem cada elétron como se movendo independentemente em um orbital, em um campo médio criado por todos os outros orbitais

Nos elementos químicos conhecidos, os átomos podem distribuir-se em 7 níveis de energia (contendo elétrons) que são representados, em sequência, a partir do núcleo, pelas letras K, L, M, N, O, P, Q ou pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Estes números são chamados de números quânticos principais,  eles representam a aproximada distância do electrão ao núcleo, como também a energia do electrã

Subníveis de energia

Verificou-se que a radiação correspondente à energia libertada, quando um electrão passa de um nível de energia mais afastado para outro mais próximo do núcleo, é, na realidade, a composição de várias ondas luminosas mais simples. Conclui-se, então, que o electrão percorre o caminho “aos pulinhos’, isto é, os níveis de energia subdividem-se em subníveis de energia

veja essa parte em video caso não tenha percebido muito bem !!!!

1.     Números quânticos

O Princípio da Incerteza de Werner Heisenberg (1901-1976), criado em 1926, estabeleceu que não é possível calcular a posição e a velocidade de um electrão em um mesmo instante, ou seja, quanto maior for a precisão da determinação da medida da posição do electrão, menor será a precisão da medida de sua velocidade e vice-versa.

Por isso, os cientistas passaram a adotar o conceito de “orbital”, que se refere à região no espaço ao redor do núcleo do átomo onde é maior a probabilidade de se encontrar determinado electrão. No modelo de orbitais, o electrão tem característica dual, isto é, como onda-partícula que se desloca no espaço, mas que está dentro de uma região (orbital) ao redor do núcleo, como uma nuvem electrónica.

Esse movimento do electrão passou a ser descrito por Erwin Schrödinger por meio de uma equação matemática que associava a natureza corpuscular do electrão, ou seja, sua natureza como partícula, sua energia, carga e massa.

 

Números quânticos se definem como códigos matemáticos associados à quantidade de energia do electrão. Através desses números podemos caracterizar um átomo

Existem quatro números quânticos:  

 

    número quântico principal (n),

    Número quântico secundário ou azimutal

    (l), número quântico magnético (m ou ml)

    Número quântico spin (s ou ms).

 

Número quântico principal (n): Para os elementos conhecidos até o momento, a quantidade máxima de níveis de energia são sete, sendo representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q, indo da camada mais próxima ao núcleo para a mais distante. Essas camadas correspondem respectivamente aos números 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Assim, os valores de n variam de 1 a 7, de acordo com o nível de energia do electrão. Quanto maior o número quântico principal, maior é a energia do electrão.

Número quântico secundário ou azimutal (l): Refere-se ao subnível de energia do electrão.

Conforme explicado no texto Distribuição electrónica, os electrões distribuem-se nas camadas electrónicas de acordo com subníveis de energia, que são identificados pelas letras s, p, d, f, que aumentam de energia nessa ordem. Cada nível comporta uma quantidade máxima de electrões distribuídos nos subníveis de energia.

Para os elementos até então conhecidos, temos apenas quatro tipos de subníveis

 

Número quântico magnético (m ou ml): Refere-se à orientação das orbitais no espaço.deste modo temos as seguintes orbitais para subnivel s, p d f

Número quântico spin (s ou ms): Refere-se ao sentido da rotação (no inglês,  spin significa rotação) do electrão.

Dois electrões conseguem ficar em um mesmo orbital e não se repelirem porque eles giram em sentidos opostos, o que causa uma força magnética de atracção. Assim, o magnetismo em razão do spin de um elétron é anulado pelo magnetismo do spin oposto, ficando um sistema estável.

Regras para o preenchimento de orbitais

Princípio da Exclusão de Pauli.

Cada orbital possui no máximo dois electrões com spins opostos, que são simbolizados por setas., adotamos o seguinte: a seta para cima corresponde a m_s= -1/2, e a seta para baixo corresponde a m_s= +1/2.

ms = -1/2 ↑  ou +1/2 ↓

Regra de Hund ou Regra de máxima multiplicidade

O preenchimento dos orbitais de um subnível deve ser feito de uma forma que contenha o maior número possível de electrões desemparelhados (isolados). Por isso, temos que preencher primeiro os orbitais (quadradinhos), colocando somente as setas para cima, e depois voltamos preenchendo as setas para baixo.

 

Vejamos um exemplo:

Indique os quatro números quânticos para o elétron mais energético do Cobre (Z = 29)

Resolução:

Primeiro realizamos a distribuição electrónica no Diagrama de Pauling dos 29 electrões do cobre:

Distribuição electrónica do cobre Cu no diagrama de Pauling

 

Cu₂₈ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁹

Veja que o subnível mais energético é o último a ser preenchido, ou seja, o 3d⁹.

 

 

 

 

Número quântico principal (n) = 3

Número quântico principal

 

Subnível mais energético do cobre e sua relação com os números quânticos

O nível é o M, ou seja, o número principal é:  n = 3.

Número quântico secundário ( l ) =  O subnível é o d, então, o número quântico secundário é:

 l = n – 1 = 3 – 1=.2

Número quântico magnético e spin

Primeiro colocamos os orbitais e preenchemos respeitando as regras de Hund e de Linnus Pauling

Lembrando que primeiro preenchemos com todas as setas para cima e depois preencher com as setas para baixo:

O nono electrão, que foi o último a ser preenchido e que é o mais energético, logo o

Numero quântico magnético = +1 e o

 Spin = +1/2 ↓

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