Distribuição eletrônica

Camadas Eletrônicas ou Níveis de Energia

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. A coroa ou eletrosfera está dividida em 7 camadas designadas por K, L, M, N, O, P, Q ou pelos números: n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

O número de camada é chamado número quântico principal (n).

Número máximo de elétrons em cada nível de energia

1. Teórico:

Equação de Rydberg: x = 2n2

K L M N O P Q

2 8 18 32 50 72 98

2. Experimental :

Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Nível de energia Camada Número máximo de elétrons

1º K 2

2º L 8

3º M 18

4º N 32

5º O 32

6º P 18

7º Q 2 (alguns autores admitem até 8)

Camada de valência é o último nível de uma distribuição eletrônica. É a camada mais externa do átomo e pode contar no máximo 8 elétrons. Normalmente os elétrons pertencentes à camada de valência, são os que participam de alguma ligação química.

Subcamadas ou Subníveis de Energia

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 subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:

energia crescente

_______________________________________>

Subnível s p d f

Número máximo de elétrons 2 6 10 14

Uma camada de número n será subdividida em n subníveis: s, p, d, f, g, h, i...

Nos átomos dos elementos conhecidos, os subníveis teóricos g, h, i... estão vazios.

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1ºnível 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.

Resumindo:

Nível Camada Nº máximo de elétrons Subníveis conhecidos

1º K 2 1s

2º L 8 2s e 2p

3º M 18 3s, 3p e 3d

4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f

5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f

6º P 18 6s, 6p e 6d

7º Q 2 (alguns autores admitem até 8) 7s *7p

Distribuição dos elétrons nos subníveis (configuração eletrônica)

Os subníveis são preenchidos em ordem crescente de energia (ordem energética). Linus Gari 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 seqüência das diagonais.

Seqüência de preenchimento de orbitais

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d... ____________________________________________________________________>

ordem crescente de energia

Há alguns elementos químicos cuja distribuição eletrônica não “bate” com o diagrama de Pauling.

Deve-se observar a ordem energética dos subníveis de energia, que infelizmente não é igual à ordem geométrica. Isso porque subníveis de níveis superiores podem ter menor energia total do que subníveis inferiores. A energia de um subnível é proporcional à soma (n + l) de seus respectivos números quânticos principal (n) e secundário (l).

Ordem geométrica é a ordenação crescente de níveis energéticos.

Exemplo: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p...

Distribuição Eletrônica em Íons

Átomo: nº de prótons = nº de elétrons

Íon: nº de prótons (p) ≠ nº de elétrons

Íon positivo (cátion): nº de p > nº de elétrons

Íon negativo (ânion): nº de p < nº de elétrons

A distribuição dos elétrons nas camadas

18

18

1. Regras

Inicia-se pela camada K, observando-se o fato de que a última camada nunca possuirá mais que 8 elétrons. Se a última camada for a K, esta conterá, no máximo, 2 elétrons;

A penúltima camada tem, no máximo, 18 elétrons;

Se, ao fazermos a distribuição eletrônica, a última camada ficar com:

Mais do que 8 elétrons e menos que 18, esse número é cancelado e em seu lugar se coloca o número 8, a diferença então é passada para a camada seguinte.

Mais do que 18 elétrons, esse número é cancelado e em seu lugar se coloca 18. A diferença é passada para a camada seguinte.

EXEMPLO

Z L M N O P Q

Na (Z=11) 2 8 1 - - - -

Ca (Z=20) 2 810

2 - - -

Br (Z=35) 2 8 18 7 - - -

Cl (Z=17) 2 8 7 - - - -

Ba (Z=56) 2 8 1828 10

2 -

Ra (Z=88) 2 8 18 3228 10

2

S (Z=16) 2 8 6 - - - -

Al (Z=13) 2 8 3 - - - -

A tabela periódica quanto às distribuições eletrônicas

Sabemos que as famílias formam-se com elementos de propriedades semelhantes, decorrentes do fato de terem todos o mesmo número de elétrons na última camada.

IA: Alcalinos.

Todas as últimas duas camadas apresentam 1 (um) elétron.

As famílias A apresentam, na última camada, número igual ao da família, o que não se aplica à família B. No caso dos gases nobres, todos têm em sua última camada 8 elétrons.

Os períodos da tabela

8

8

8

Os períodos contidos na tabela são 7 e correspondem às 7 camadas do átomo.

Assim, num período, todos os átomos têm o mesmo número de camadas. A contagem dá-se de cima para baixo.

1º período - Hidrogênio, Hélio apenas (K) preenchida.

2° período - Lítio, Berílio, Boro, Carbono, Nitrogênio, Oxigênio, Flúor e Neônio - todos possuem duas camadas preenchidas (K) e (L).

Assim se dá até o último período.

Fontes:

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

http://www.infoescola.com/quimica/distribuicao-eletronica/

http://www.colegiosaofrancisco.com.br/alfa/ligacoes-quimicas/ligacoes-quimicas-3.php