Química Básica - Estrutura - Departamento de Química ...

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Configuração Eletrônica Consiste na distribuição dos “Z elétrons” nos orbitais do átomo neutro do elemento. Este arranjo de elétrons é obtido, na prática, utilizando-se os níveis de energia monoeletrônicos (Fig. 17) para descrever átomos multieletrônicos (Fig. 19). Esse procedimento é conhecido como “princípio de aufbau ou da construção”. Vejamos, a seguir, exemplos de distribuição eletrônica de alguns elementos: i. Para o hidrogênio no estado normal (ou fundamental), seu único elétron é localizado no orbital 1s, pois este é o orbital que possui a mais baixa energia. Portanto, para indicar que o orbital “1s” encontra-se ocupado por um elétron, usamos o índice superior 1 para representar a estrutura eletrônica do hidrogênio como “1s 1 ”. Esta representação é denominada de notação espectroscópica. Existe outro tipo de notação que pode ser utilizada para indicar a distribuição eletrônica, qual seja, o diagrama de orbital. Este é representado da seguinte maneira: H: (mais comum) ou H: (mesma energia) 1 s 1 s Para o He o diagrama-orbital seria: He 1 s ii. As configurações eletrônicas, escritas na forma espectroscópica, para o Li e o Be são, respectivamente, 1s 2 2s 1 e 1s 2 2s 2 . Uma vez que tanto para o Li como para o Be o orbital 1s encontra-se completo, o que corresponde à configuração do hélio, podemos escrever suas estruturas eletrônicas como: Li: [He] 2s 1 e Be: [He] 2s 2 ou em termos dos diagramas de orbitais: Li: [He] 2s Be: [He] 2s Os elétrons encontrados nos orbitais mais internos são chamados CERNE DE ELÉTRONS e a representação da estrutura eletrônica usando o cerne de elétrons é chamada CERNE DO GÁS NOBRE. No exemplo acima, o orbital mais interno 1s é chamado cerne de hélio, sendo representado por [He]. Outros exemplos do uso da convenção cerne do gás nobre incluem: O:[He] 2s 2 2p 4 ; Na:[Ne] 3s 1 ; K:[Ar] 4s 1 e Ca:[Ar] 4s 2 . iii. Seja escrever a configuração eletrônica do nitrogênio (Z=7): N: 1s 2 2s 2 2p 3 ou usando a convenção cerne do gás nobre: N: [He] 2s 2 2p 3 . Estas configurações foram construídas sem nenhuma preocupação quanto aos elétrons distribuídos nos orbitais 2p. Todavia, se quiséssemos escrever sua configuração usando diagrama de orbital, como ficaria? Neste caso teríamos que lançar mão de uma regra conhecida como Regra de Hund descrita a seguir. 35
Em 1927, Hund postulou que para elétrons equivalentes (presentes em orbitais com os mesmos valores de n e l) o estado de menor energia sempre apresenta a máxima multiplicidade de spin que é dada por 2 S + 1, onde ♦ S = Σ s; ♦ s é o valor do número quântico de spin. Ao aplicar a regra de Hund, os elétrons devem ser distribuídos nos orbitais com seus spins na mesma direção (desemparelhados com spins paralelos). Seguindo essa regra, a qual se baseia em evidências experimentais e nos princípios da Mecânica Quântica (correlação eletrônica), podemos escrever a estrutura eletrônica de menor energia para o átomo de N como: N: [He] 2s 2p Uma vez cada orbital 2p tenha recebido seu primeiro elétron, o oitavo elétron do elemento oxigênio (Z=8) entrará em um orbital 2p semipreenchido. Ou seja: O: [He] 2s 2p Para o flúor (Z=9) e o neônio (Z=10), segue-se o preenchimento colocandose os últimos elétrons nos orbitais 2p semipreenchidos. iv. Para construirmos a estrutura eletrônica dos elementos de transição, os últimos elétrons são adicionados nos orbitais (n-1) d. Assim, para o Sc pertencente à primeira série de transição temos: Sc: [Ar] 3d 4s Quando passamos para o Ti (Z=22) e V (Z=23), mais dois elétrons são normalmente adicionados a um orbital 3d. Contudo, quando chegamos ao Cr (Z=24) nos deparamos com uma surpresa. Veja o seu correto diagrama de orbital: Cr: [Ar] 3d 4s em vez de colocar 2 elétrons no orbital 4s e 4 elétrons no 3d. Justificativa: Uma vez que a energia dos orbitais 3d é próxima à do orbital 4s (1ª metade da série de transição, como pode ver visto na Fig. 19), então a configuração contendo orbitais semipreenchidos é a mais estável (menor energia) por causa da diminuição da repulsão intereletônica que ocorre quando cada orbital degenerado contém apenas um elétron. Esta consideração pode ser estendida para outros orbitais do mesmo tipo (4d, 5d, etc). 36
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