Atenção, este assunto é de fundamental
importância para o entendimento de todos os outros temas de Química que trataremos dentro da matriz
curricular do Ensino Médio e, portanto, inserida no Enem e nos demais
vestibulares. Dessa forma, ter os conceitos de átomo, núcleo, cargas elétricas,
íons, número atômico e seus derivados e, principalmente, os modelos atômicos de Rutherford e
de Bohr, é pré-requisito básico para compreender a distribuição eletrônica
num átomo e as suas implicações.
Vamos lá!
§ Um elétron move-se em
órbitas sem irradiar. Essas órbitas são conhecidas como estados estacionários.
§ Os estados estacionários
possuem quantidades bem claras e são chamados de níveis de energia.
§ O elétron só pode
trocar energia ao mudar de órbita, ganhando energia ao se afastar do núcleo e
perdendo ao se aproximar dele, isto é, ao retornar.
§ O equilíbrio dos
estados estacionários obedece às leis da mecânica clássica.
Com base nesses postulados, Bohr adotou
a existência de 7 níveis de energia no átomo de hidrogênio. Cada camada recebeu
uma letra como nome a partir do K. Assim, nível 1 ou camada K, nível 2 ou
camada L, nível 3 ou camada M, até o nível 7 ou camada Q.
Em cada camada, há um número máximo de
elétrons presente, de acordo com a tabela:
Subníveis de energia
Para se chegar até o modelo atômico
tido como verdadeiro até hoje, foram precisos estudos apurados com base em
princípios da Mecânica Quântica enunciados a partir de equações matemáticas
muito complexas e que fogem dos conhecimentos mais simples do Ensino Médio. Por
isso, vamos direto ao ponto. Descobriu-se que a energia de um elétron está
relacionada ao orbital que ele ocupa. Mas o que é orbital?
Imaginariamente, um orbital é
o local onde é mais provável de se encontrar um elétron.
A um determinado tipo de orbital, está
associado um subnível de energia. Nesse sentido, com relação à distância do
elétron ao núcleo, pensa-se nos níveis de energia, já com relação ao tipo de
orbital, pensa-se no subnível de energia. Portanto, dentro de um nível, temos
subníveis associados aos orbitais. Enquanto os níveis são nomeados pelas letras K,
L, M, N, O, P e Q, os subníveis são nomeados pelas letras minúsculas s,
p, d e f, totalizando um total de quatro subníveis. Em cada subnível, há um
conjunto de orbitais associados com um número definido de elétrons (em cada
orbital cabem dois elétrons girando em sentidos opostos para que haja atração
eletromagnética). Cabe lembrar que, com base na quantidade máxima possível de
elétrons em um nível, variarão, por conseguinte, a quantidade de subníveis
presentes. Assim, o primeiro nível (K) possui o subnível s com
dois elétrons em um único orbital. Atente-se à tabela:
O subnível s tem um
orbital no qual cabem dois elétrons. O subnível p tem três
orbitais com dois elétrons em cada um deles. O subnível d tem
cinco orbitais com dois elétrons em cada um e o subnível f, sete
orbitais com dois elétrons em cada um.
Exemplo: O nível 2 (com 8 elétrons)
possui os orbitais s2 e p6 e um total de 4
orbitais, 1 orbital s e 3 orbitais p. Daí as
denotações 2s2 e 2p6 em que 2 indica o nível, s indica
o subnível e 2 e 6 indicam os números de elétrons, respectivamente.
Há ainda uma sequência de distribuição
pautada na ordem crescente de energia dos subníveis
1s2, 2s2, 2p6,
3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6,
5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14,
…
Assim, para um elemento que possua 30
elétrons, tem-se a seguinte distribuição ( respeitando-se a ordem de energia) :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
Para facilitar o estudo da distribuição
eletrônica, o químico Linus Pauling criou um dispositivo prático que ficou
conhecido como diagrama de Linus Pauling:
Exemplos:
Faça as distribuições eletrônicas dos
elementos a seguir:
- 20Ca
- 7N
Observe que o número atômico do cálcio
(Ca) é 20. Portanto o número de elétrons no elemento cálcio também é vinte, bem
como o número de elétrons do nitrogênio é 7.
Assim, temos:
- 1s2 2s2 2p6
3s2 3p6 4s2, além de se notar a
presença dos níveis K, L, M e N.
- 1s2 2s2 2p3 observe
que deve se “parar” no 2p3 porque se atingiu o total de 7
elétrons. Há a presença dos níveis K e L.
Chegamos ao ponto alto da química que
será carro-chefe dos demais conteúdos a serem vistos. Recomendamos que esse
assunto seja estudado com muita atenção porque é a partir dele que veremos os
números quânticos, a tabela periódica e suas propriedades e, finalmente, as
ligações químicas.
Ficamos por aqui!
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