Elétrons: Distribuição Eletrônica, Orbital e Números Quânticos


Distribuição eletrônica

Como foi mostrado nos modelos atômicos a partir de Thomson, Rutherford, Dalton e Bohr, o átomo é for­mado por níveis ou camadas de energia e estes, por sua vez, são subdivididos em subníveis de energia. É importante ressaltar o número máximo desses ele­mentos nos níveis e subníveis da eletrosfera, para que a correta distribuição dos elétrons possa ser realizada.

Elétrons

Máximo de elétrons nos níveis

K – 2
L – 8
M – 18
N – 32
O – 32
P – 18
Q – 2(8)

Máximo de elétrons nos subníveis

s – 2
P – 6
d – 10
f – 14

Os elétrons, no estado fundamental, são distribuídos nos subníveis em ordem crescente de energia. Sendo assim, primeiro são ocupados os subníveis de menor energia, para depois os de maior energia. Linus Pauling (1876-1910) criou um modo prático de se encontrar a ordem crescente de energia dos subníveis. Observe o diagrama de Linus Pauling.

Ao se aplicar o esquema presente no diagrama, tem-se a seguinte ordem: Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4 5d10 6p6 7s2 5f4 6d10

Orbital

As contribuições de de Broglie, Heisenberg e Schrõdin-ger, levaram a ciência a construir o conceito de orbital. Orbital é a região ao redor do núcleo com a máxima probabilidade de o elétron ser encontrado. Cada tipo de subnível tem o seu tipo de orbital. O subnível s apresenta orbitais do tipo s, e assim por dian­te. O quadro a seguir apresenta o subnível, o tipo de or­bital, a quantidade de orbitais e número máximo de elétrons no subnível.

Note que, em cada orbital, cabem no máximo dois elétrons. Como o elétron gira em torno de seu próprio eixo e apresenta carga elétrica, ele cria um campo mag­nético. Desse modo, comporta-se como um pequeno eletroímã. Para que dois elétrons fiquem em um mesmo or­bital, eles devem ter giros (spin) opostos. Desse modo, produzem campos magnéticos opostos, fazendo com que haja atração entre eles.
Os orbitais têm forma geométrica. Vamos conhecer apenas as formas do orbital do tipo s esférico e do tipo p duplo-ovóide. Acompanhe as ilustrações seguintes.

Distribuição dos elétrons nos orbitais de um subnível

A distribuição dos elétrons nos orbitais de um subní­vel segue a Regra de Hund (1896-1997) e o Princípio de Exclusão de Pauli (1900-1958).

Regra de Hund: um orbital só recebe o segundo elétron, após todos os outros terem recebido o pri­meiro.

Princípio de Exclusão de Pauli: dois ou mais elé­trons não podem apresentar o mesmo conjunto de nú­meros quânticos, ou seja, em um mesmo orbital ca­bem, no máximo, dois elétrons de spins opostos.

Observe os exemplos seguintes, que mostram a apli­cação das duas regras citadas anteriormente. Em termos didáticos, os orbitais são representados por quadradinhos ou bolinhas.

Números quânticos

Os números quânticos são um conjunto de quatro informações que determinam a condição energética do elétron: o número quântico principal, o número quântico secundário, o número quântico magnético e o número quântico de spin.

Numero quântico principal – n: Indica o nível ou camada eletrônica do elétron. Seus valores são os seguintes:
Número quântico secundário ou azimutal: Indica o subnível do elétron, ou a forma geométrica do orbital do elétron. Seus valores são os seguintes:
Número quântico magnético -m ou mí: Indica o orbital do elétron. Seus valores estão repre­sentados na tabela a seguir.
Número quântico de spin ~ s ou ms: Indica o giro do elétron. Seus valores são: + -r ou – -r . Não há regra com relação a associar a seta para cima ( T ) ao valor — — e seta para baixo (4) ao valor + . Pode-se convencionar ao contrário.