Níveis de energia


Os níveis de energia do átomo ou camadas eletrônicas como também são conhecidas, dizem respeito as camadas ocupadas pelos elétrons que giram em torno do núcleo do átomo. Cada um desses níveis pode ser determinado por um número, de 1 a 7 ou por letras maiúsculas, representadas no alfabeto pelas letras de K a Q.

Quem propôs que os elétrons giravam em torno do núcleo em níveis de energia, foi o físico dinamarquês Niels Bohr em 1913. Bohr, propôs este modelo baseando-se na teoria quântica de radiação de Max Planck de 1900. No modelo de Bohr os elétrons, ao circundarem o núcleo do átomo, girariam em órbitas estacionárias as quais ele denominou de níveis de energia. Nestes níveis os elétrons não absorveriam nem emitiriam energia.

Desta forma, caso absorvessem alguma energia na forma de luz ou de calor, os elétrons se afastariam para níveis de energia mais externos e, quando retornassem, emitiriam esta energia. De acordo a teoria quântica a energia que envolve a mudança de camada do elétrons é quantizada, ou seja, ela sempre ocorre em valores inteiros, jamais divisíveis. A estes valores damos o nome de “quanta” (no plural) ou “quantum” (no singular).

energia

Até o momento, em todos os átomos já conhecidos, os elétrons podem ocupar até sete níveis de energia, sendo representados respectivamente pelas letras maiúsculas K, L, M, N, O, P e Q ou pelos números 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. O número de camadas de energia ocupadas (ou níveis de energia) varia de acordo com a quantidade de elétrons de cada átomo, como pode ser visto no próximo tópico: distribuição eletrônica.

A distribuição eletrônica

Cada um dos níveis de energia pode conter um número máximo de elétrons, sendo o número de máximo de elétrons de cada camadas distribuídas da seguinte forma:

K = 2 (exceto no caso do paládio – Pd)
L = 8
M = 18
N = 32
O = 32
P = 18
Q = 2 (sendo que alguns autores chegam a considerar até 8 elétrons nesta camada)

Em cada um destes níveis de energia, existem subcamadas ou subníveis nos quais se distribuem os elétrons em ordem crescente de energia. Estes subníveis são representados pelas letras “s”, “p”, “d” e “f” respectivamente. Cada um dos subníveis de energia possuem também um número máximo de elétrons que cada um deles pode conter. Ficando da seguinte forma a distribuição entre os subníveis:

s = 2
p = 6
d = 10
f = 14

O número de subníveis de um determinado nível de energia varia de acordo com a quantidade de elétrons que este nível suporta. Sendo assim, o nível “K”, que suportaria somente 2 elétrons, apresentaria somente um subnível “s”. Este subnível “s” do nível “K” é representado por “1 s”.
Já no 2º nível, o nível “L”, que contém no máximo 8 elétrons, seria um pouco diferente. Ele teria um subnível “s”, que consegue conter no máximo 2 elétrons e um subnível “p” que consegue conter no máximo 6 elétrons. Sendo estes subníveis chamados de “2 s” e “2p”.

Seguindo esta lógica, a distribuição dos níveis e subníveis ficaria da seguinte forma:

Nível K: número máximo de elétrons = 2. Possui somente o subnível 1 s.
Nível L: número máximo de elétrons = 8. Possui os subníveis 2 s e 2p.
Nível M: número máximo de elétrons = 18. Possui os subníveis 3 s, 3p e 3d.
Nível N: número máximo de elétrons = 32. Possui os subníveis 4 s, 4p, 4d e 4f.
Nível P: número máximo de elétrons = 32. Possui os subníveis 5 s, 5p, 5d e 5f.
Nível O: número máximo de elétrons = 18. Possui os subníveis 6 s, 6p e 6d.
Nível Q: número máximo de elétrons = 2. Possui os subníveis 7 s e 7p. (lembrando que alguns autores consideram que pode haver até 8 elétrons nesta camada.)

O químico americano Linus Carl Pauling, elaborou um dispositivo que nos permite visualizar os subníveis de energia em ordem crescente de energia. Este processo ficou conhecido como Diagrama de Pauling. De acordo com o Diagrama de Pauling a ordem crescente de energia dos subníveis é a seguinte: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

Entretanto é bom lembrar que existem alguns elementos químicos que não se enquadram neste modelo proposto pelo Diagrama de Pauling.

Camadas de valência

Camada de valência é o nome que se dá a última camada eletrônica ou nível de energia do átomo em que ocorre a distribuição eletrônica. Como a maioria dos átomos necessitam de 8 elétrons na última camada para ser considerado estável, os átomos instáveis necessitam fazer ligações químicas com outros átomos para conseguir completar os elétrons faltantes desta camada. Estas ligações podem ser ligações iônicas ou ligações covalentes. Para isso os átomos que não possuem 8 elétrons na última camada participam da regra do octeto (ou Ligação de Lewis).