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segunda-feira, 27 de junho de 2011

A Distribuição Eletrônica

                                   A Distribuição Eletrônica

          Distribuição Eletrônica em Camadas e Subcamadas

A distribuição eletrônica significa distribuir os elétrons de um átomo em camadas e subcamadas. É importante termos o conhecimento pelo fato de descobrirmos através dessa distribuição, os elétrons da camada de valência ou da subcamada que farão a ligação de um átomo com outro, para formar as moléculas ou as substâncias.

O Diagrama de Linus Pauling

O diagrama de Linus Carl Pauling, químico americano é o modelo de distribuição eletrônica para qualquer átomo da tabela periódica.

Para a distribuição dos elétrons de qualquer átomo, deve-se obedecer as regras do diagrama.

Os níveis eletrônicos são sete, K, L, M, N, O, P, Q, para os átomos naturais que são 92.

Nível 1 ou camada K, comporta no máximo 2 elétrons.
Nível 2 ou camada L, comporta no máximo 8 elétrons.
Nível 3 ou camada M, comporta no máximo 18 elétrons.
Nível 4 ou camada N, comporta no máximo 32 elétrons.
Nível 5 ou camada O, comporta no máximo 32 elétrons.
Nível 6 ou camada P, comporta no máximo 18 elétrons.
Nível 7 ou camada Q, comporta no máximo 2 ou 8 elétrons.

Os sub-níveis eletrônicos são quatro, s, p, d, f. para os átomos naturais.

O sub-nível s comporta no máximo 2 elétrons.
O sub-nível p comporta no máximo 8 elétrons.
O sub-nível d comporta no máximo 10 elétrons.
O sub-nível f comporta no máximo 14 elétrons.

Esquema da distribuição das camadas e subcamadas eletrônicas de Linus Pauling.


A representação das camadas, número de orbitais e subníveis pode ser esquematizado dessa forma:


                                        Distribuição Eletrônica

A distribuição eletrônica é feita com o número de elétrons de cada um dos elementos químicos. O número de elétrons é o mesmo que o do número atômico de cada átomo e esse número de elétrons vai aumentando conforme a sequência dos elementos dispostos na tabela periódica.

                         As Formas dos Orbitais dos Subníveis “s” e “p”

Os elétrons pertencentes ao subnível “s” formam orbitais esféricos.
Segundo Rutherford-Bohr os elétrons se dispõem em torno do núcleo do átomo em orbitais circulares. Cada orbital comporta no máximo 2 elétrons. Os orbitais “s” tem a forma circular enquanto que os orbitais híbridos “p” tem a forma bilobulado ou em hélice e foi idealizado por Linus Carl Pauling.




                    A Distribuição Eletrônica Dos Elementos Químicos

Hidrogênio (H)

O átomo de hidrogênio só possui um elétron, portanto, a sua distribuição fica contida na primeira camada, no orbital esférico (ou circular) do subnível “s”.


Hélio (He)

O átomo de hélio possui um orbital e dois elétrons e a sua distribuição eletrônica está localizada na primeira camada K, no orbital esférico (ou circular) do subnível “s”.



O elemento químico hélio forma o gás hélio. O gás hélio é um gás que pertence ao conjunto dos gases nobres. Esse gás é formado por um único átomo isolado, não há ligações entre os átomos de hélio para a formação desse gás, por isso é chamado de monoatômico. O gás hélio em si é uma substância simples, também não se combina com átomos ou elementos químicos diferentes.

Na condição de elemento químico, a representação estrutural de sua massa é formada por dois prótons (carga positiva) e dois nêutrons (sem carga elétrica), e possui também dois elétrons girando no orbital distante do núcleo, que balanceiam a carga positiva dos prótons. No entanto a massa dos dois  elétrons não é considerada, por ser proporcionalmente desprezível.   

Lítio (Li)

O átomo de lítio possui três elétrons e a sua distribuição está localizada na primeira camada a K, e segunda camada a L, nos orbitais esféricos ou circulares do subnível “1s” e “2s”.


O átomo de berílio possui quatro elétrons e a sua distribuição está localizada na primeira camada a K, e segunda camada a L, nos orbitais esféricos do subnível “1s” e “2s”.


                                         As Formas dos Subníveis s e p

O átomo de boro possui cinco elétrons e a sua distribuição está localizada na primeira camada a K, e segunda camada a L, possui dois orbitais esféricos no subnível “1s” e “2s” e um elétron no orbital p1 do subnível “p”.

Observe que no orbital "p" puro, o elétron passa atrás e na frente do núcleo
relativamente equidistante como nas extremidades da hélice simbólica . 
O átomo de carbono possui seis elétrons e a sua distribuição está localizada na primeira camada a K, e segunda camada a L, possui dois orbitais esféricos no subnível “1s” e “2s” e dois elétrons nos orbitais p1 e p2 do subnível “p”.



O átomo de nitrogênio possui sete elétrons, a sua distribuição está localizada na primeira camada a K, e segunda camada a L, possui dois orbitais esféricos com dois elétrons cada, no sub-nível “1s” e “2s” e três elétrons distribuidos nos orbitais p1, p2 e p3 do sub-nível “p”.



O átomo de oxigênio possui oito elétrons e a sua distribuição está localizada na primeira camada a K, e segunda camada a L, possui dois orbitais esféricos com dois elétrons cada, no sub-nível “1s” e “2s” e quatro elétrons distribuidos nos orbitais p1, p2 e p3 no sub-nível “p”. O orbital p1 possui dois elétrons e está completo e os p2 e p3 estão incompletos.


A distribuição eletrônica do átomo de cobre que possui o número atômico 29 e o mesmo número de elétrons, tem portanto, todos os níveis eletrônicos preenchidos com exceção do nível 4 subnível 1, que tem apenas um elétron.


A distribuição dos elétrons do átomo de cobre fica assim:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d10, 4s1.

A distribuição eletrônica do átomo de mercúrio que possui o número atômico 80 e o mesmo número de elétrons, tem portanto, todos os níveis eletrônicos preenchidos.


A distribuição dos elétrons do átomo de mercúrio ficaria assim:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d10, 4s2, 4p6, 4d10, 4f14, 5s2, 5p6, 5d10, 6s2.

                                                      A Abstração

Talvez no momento pensemos que filosofar é estar à margem do concreto imediatista. No entanto, ainda convém acreditar que há hipóteses e teorias que por mais que pareçam abstratas ou lúdicas, nos levam á novas buscas e procura pela verdade e nos abrem portas para novas idéias e descobertas. Se levarmos em conta a conversa entre Linus Pauling e a resposta á Heisenberg acerca da teoria apoiada em experiências, sobre as órbitas dos elétrons e de seus saltos longos, ou do tipo de salto, disse que teria reservas em admitir tais afirmações, porém refletindo: qual das alternativas ele deveria escolher?

                                                   A Regra de Hund

Os subníveis eletrônicos só existem na teoria, as camadas eletrônicas na verdade não necessitam desses subníveis, para a distribuição de seus elétrons em orbitais ao redor do núcleo. No entanto para se ter uma explicação racional sobre o comportamento dos orbitais e seus elétrons, é que se leva em consideração uma regra que se pareça mais plausível até que se confirme essa idéia ou se prove o contrário.

A Regra de Friedrich Hermann Hund físico alemão, diz que na distribuição eletrônica devemos preencher primeiramente todos os orbitais de um sub-nível com apenas um elétron, para depois em seguida preencher os mesmos orbitais com um segundo elétron.

No entanto seguindo essa regra percebemos que há sub-níveis que permanecem incompletos, como no caso da distribuição eletrônica do urânio, que no subnível “f” da quinta camada ele tem apenas três elétrons para três orbitais, os outros orbitais desse sub-nível permanecem vazios ou inexistentes. No nível seis, o subnível “d” possui apenas um elétron permanecendo os outros vazios ou inexistentes.


No esquema abaixo representamos simbolicamente um orbital com seus dois elétrons e o giro de cada um deles em torno de si mesmo.

Observe o esquema abaixo da distribuição eletrônica do átomo de cloro no estado fundamental, nota-se que no subnível "p" uma "casinha" não está completamente preenchida com o número total de elétrons, pois o cloro possui na sua camada de valência sete elétrons. Cada elétron no orbital é representado por seu spin positivo ou negativo.  
A distribuição eletrônica do átomo de cálcio no estado fundamental, ou seja; o isótopo de cálcio estável de massa 40 e número atômico 20.
A distribuição eletrônica do átomo de ferro no estado fundamental. Nota-se que que o subnível "d" do terceiro nível, os seus cinco orbitais comportam dez elétrons no entanto está preenchido com apenas 6 elétrons porque dois elétrons passam a formar a camada de valência no nível quatro. 


A distribuição eletrônica do átomo de urânio no estado fundamental.
 
                                Orbitais - Elétrons e Campos Magnéticos

Os elétrons de orbitais diferentes ao girarem em suas órbitas e em torno de sí mesmos, formam campos magnéticos de atração ou de repulsão. Segundo teorias, esses campos magnéticos de atração ou de repulsão é que manteriam a conformação da estrutura atômica e esses mesmos elétrons “presos” orbitando o átomo sem deixar seu “caminho” e sem se aproximarem demais um dos outros.

 
O giro dos elétrons de spins contrários formam campo magnético de atração mantendo os dois orbitais unidos.




O giro dos Elétrons de spins de sentidos contrários cria um campo de atração entre os orbitais do mesmo átomo mantendo-os unidos.

Teoricamente, os campos magnéticos de atração, formados pelos elétrons girando nos seus respectivos orbitais, formariam as camadas eletrônicas e manteriam os orbitais unidos nessas camadas que são atraídas pelo núcleo do átomo.





O giro dos elétrons de spins no mesmo sentido cria o campo magnético de repulsão dos orbitais.


A Distribuição Eletrônica de um Íon


Quando um átomo está no estado neutro, as suas cargas de prótons e elétrons estão equilibradas. Então, por exemplo; se um átomo tem seis prótons e também tem seis elétrons, as cargas positivas e negativas estão em equilíbrio, nesse caso ele é um átomo que está no estado neutro. Se o átomo perdeu ou ganhou elétrons, o número entre seus prótons e elétrons está em desequilíbrio, portanto esse átomo está no estado ionizado. Os íons podem ser chamados de cátions quando o número de prótons do seu núcleo superar o de elétrons que giram nos seus orbitais distantes do núcleo, e podem ser chamados de ânions quando o número de elétrons superar o de prótons.

Distribuição Eletrônica do Átomo de Sódio






Texto em construção....................


7 comentários:

  1. Olá professor, eu estou pesquizando aqui, justamente sobre a distribuição eletrônica do atômo de cobre, e tenho uma séria dúvida que gostaria que o senhor me ajudasse...
    Se fizermos a distribuição eletrônica seguindo a teoria de Linus Pauling, temos para o atômo de cobre a seguinte sequencia (numero atômico Cu=29)

    1s2
    2s2 2p6
    3s2 3p6 3d9
    4s2



    já que a teoria de Pauling diz que a distribuição é feita na diagonal, da direita para a esquerda (1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2 3d9)... então a camada de valência do Cu tem 2 elétrons...

    Bom, não só no seu material como em alguns livros, eu vi que o atômo de cobre tem apenas 1 eletron na camada de valência... a minha questão é então, existe excessão para a regra de Linus Pauling, se existe qual é??? Por que o Cu é considerado com apenas 1 eletron na camada de valência???

    se puder me responder, meu email: prof.ander@yahoo.com.br

    obrigado
    Anderson
    Professor de Eletrônica

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  2. OK! Vamos lá!!! Os metais de transição interna terminam sempre em s2: 4s2, 5s2 6s2...e d, d1, d2, d3.....assim por diante. Como o orbital "s" pode conter 1 ou dois elétrons, a coluna do cobre é a 1B, portanto todos os elementos químicos dessa coluna terminam com 1 elétron.

    Desculpe responder somente agora meu problema é falta de tempo OK!!!

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  3. queria saber como eu faço uma distribuição quimica do atomo de mercúrio (hg)e do catio de ouro . ?

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  4. Oi Danielle e outros que estão pedindo ajuda. sinceramente gostaria de ajudar, mas além de professor em tempo praticamente integral eu trabalho como plantonista em laboratório clínico e não me sobra quase nenhum tempo para responder as questões de química. As vezes respondo alguma coisa quando me sobra algum tempinho nas horas de folga.

    Desculpe-me se não pude te ajudar naquele dia que você me pediu. Peço também aos outros que não pude atender.

    Prof. Antonio Spereta

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    1. Dava pra ter respondido ao invés de escrever tanto, hahahahaha

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  5. Boa noite!
    Gostaria que vcs me respondesse, também, no grupo 1B todos os elétrons da camada de valência é 1, como foi citado na pergunta anterior, então quero saber no caso da família 5B, onde apenas o Nióbio tem 1 elétrons na ultima camada. Pode responder em meu e-mail luiscesarmecanico@gmail.com

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    1. O nióbio é um elemento químico do grupo B ou da coluna 5 ou ainda da coluna 3B da tabela periódica. Como esses elementos químicos do grupo B pertence ao grupo dos metais de transição, a sua distribuição é feita diferente dos elementos químicos do grupo A. A distribuição eletrônica desses elementos químicos terminam sempre nos subníveis "s" e "d". A distribuição eletrônica do nióbio termina no subnível d3 porque está na coluna 3 do grupo B e 5s2 porque ele está situado no quinto nível da tabela periódica (conta-se de cima para baixo esses níveis).

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