Resumo de Química - Estudo da Eletrosfera - Stoodi
Resumo de Estudo da Eletrosfera - Química
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Segundo Rutherford o átomo era apenas divido em núcleo e eletrosfera.
O núcleo consiste numa região extremamente pequena e densa do átomo sendo sua carga positiva devido à presença dos prótons. A eletrosfera é a região externa ao núcleo, onde encontramos os elétrons orbitando, segundo Rutherford, em qualquer posição possível.
Bohr, considerando a natureza quântica da matéria, consegue observar que a eletrosfera estava dividida em camadas ou níveis de energia.
Ao total temos sete camadas ou sete níveis de energia, sendo que cada uma possui um número máximo de elétrons permitidos:
À medida que nos afastamos do núcleo, ou seja, nos caminhamos para camadas mais externas, a quantidade de energia aumenta. Sendo assim, a camada Q (nível 7) possui mais energia em relação a camada K (nível 1) da eletrosfera.
Além dos níveis de energia, a eletrosfera também possui subdivisões, chamadas neste caso de subníveis de energia:
Considerando estas observações, o bioquímico Linus Pauling propôs a criação de um diagrama onde se observa uma sequência crescente de energia na distribuição dos elétrons da eletrosfera de um átomo.
Utilizando as diagonais, podemos obter a sequência abaixo:
Observe que na distribuição do escândio (Sc) o quarto nível aparece no meio do terceiro quando seguimos o diagrama de Linus Pauling. Podemos fazer a distribuição considerando a sequência dos níveis e assim chamamos de distribuição em ordem geométrica ou ordem de distância:
Configuração Eletrônica em Camadas
A camada de valência é indicada sempre pelo maior valor do nível de uma distribuição eletrônica. Observe abaixo a distribuição eletrônica do ferro:
Chamamos de subnível mais energético sempre o último subnível escrito na distribuição. No caso do ferro, temos o subnível d como o mais energético. Note que a camada de valência e o subnível mais energético são conceitos diferentes. Em alguns casos a camada de valência comporta também o subnível mais energético.
Números Quânticos (Parte 1)
Em 1926, Werner Heisenberg (físico alemão, 1901 – 1976), considerando os conceitos estabelecidos pela mecânica quântica, demonstrou ser impossível determinar com precisão absoluta a velocidade e a posição de um elétron num átomo. Essas considerações ficaram conhecidas como princípio da incerteza de Heisenberg.
Sendo assim, podemos considerar de forma mais adequada que os elétrons se encontram ao redor do núcleo numa região chamada de orbital.
Orbital: região de máxima probabilidade de se encontrar um elétron.
Cada orbital possui energia e forma características.
Após entendido o conceito de orbital, podemos entrar em contato com os números quânticos, que caracterizam os elétrons em relação às suas energias.
Quatro números quânticos definem os elétrons:
Secundário ou Azimutal
Atenção: em um mesmo átomo, é nula a possibilidade de se encontrarem dois elétrons com os mesmos números quânticos.
Números Quânticos (Parte 2)
Define o nível de energia do elétron num orbital.
Quanto maior o valor de número quântico principal, maior a energia do elétron. Também podemos considerar que ele indica um distanciamento do elétron em relação ao núcleo.
Valores possíveis para n: n = 1, 2, 3, 4, ...
É importante notar que para os elementos conhecidos atualmente contém elétrons apenas até o sétimo nível energético. Sendo assim, os valores de n vão de 1 até 7 no máximo.
Número quântico secundário ou azimutal (ℓ)
Indica os subníveis de energia associados a cada nível principal.
São designados pelas letras minúsculas s, p, d, f, g, h, etc.
Os valores dos números quânticos secundário são simples de calcular, uma vez que vão de 0 até n – 1.
Para os elementos conhecidos, temos:
Cada valor do número quântico secundário indica a forma do orbital.
O número quântico magnético indica a orientação do orbital no espaço.
Os valores assumidos pelo número quântico magnético são calculados da seguinte maneira:
Número quântico de spin (Ms ou S)
O número quântico de spin indica a rotação dos elétrons num orbital.
Podem assumir valores de +1/2 ou -1/2.
É interessante notar que os químicos representam um orbital através de um quadrado ou um círculo.
Cada orbital possui no máximo, segundo o princípio da exclusão de Pauli, dois elétrons com spins opostos.
Observação: levando-se em consideração o primeiro elétron a preencher um orbital, devemos considerar:
Não existe uma convenção para o sentido da seta que representa o primeiro elétrons a preencher um orbital:
Também não existe uma convenção sobre o valor do spin:
Atenção: a grande maioria dos autores do ensino médio e também os exercícios de vestibulares têm como convenção particular a seta para cima possuindo valor de spin -1/2.
Configuração Eletrônica em Orbitais
O valor do spin pode assumir valores de +1/2 ou -1/2.
Em geral para representar o Spin Up, os livros de ensino superior usam Ms = +1/2, e os livros de ensino médio usam o Ms = -1/2.