[GER-QU] 6.1 – Apostila

ESTUDO DA ELETROSFERA

Como vimos, o átomo possui duas partes distintas: o núcleo (já estudado) e a eletrosfera (região onde se encontram os elétrons). Convém lembrar que cada espécie atômica, ou cada elemento químico, possui um determinado número fixo de prótons que, no estado fundamental, é igual ao número de elétrons.

 

1) Eletrosfera:

a) Camadas Eletrônicas (ou níveis de energia)

Atualmente se conhecem desde átomos que possuem um elétron apenas, até átomos com mais de 100 elétrons na eletrosfera. Estes elétrons não se situam numa mesma região da eletrosfera, eles que “organizam” em camadas diferentes que vão se afastando cada vez mais do núcleo. Cada camada é designada por uma letra ou número.

Cada camada tem como característica comportar um deter­minado número máximo de elétrons, veja o quadro:

n 1 2 3 4 5 6 7
camadas K L M N O P Q
número máximo de elétrons 2 8 18 32 32 18 8

Até o momento não existem átomos com mais de sete camadas ou níveis de energia, mas existe a previsão científica para isto.

Como exemplo podemos citar três elementos químicos:

⇒ Hidrogênio (1H1): que possui uma camada eletrônica

(1 elétron na camada K).

⇒ Oxigênio (8O16): que possui duas camadas eletrônicas

(2 elétrons na camada K e 6 na L).

⇒ Sódio (11Na23 ): que possui três camadas eletrônicas

(2 elétrons na camada K, 8 na L e 1 na M).

Obs.: Note que no quadro acima foram representadas 7 cama­das, isto por que não se tem conhecimento de elementos com mais de 7 camadas eletrônicas.

A maneira de se representar o número de elétrons contidos em cada camada de um átomo denomina-se configuração eletrônica por camadas.

Importante: mesmo que uma camada comporte 18 ou 32 elétrons esta só poderá conter mais de 8 se não for a última.Esta regra é chamada de Regra do Octeto.

Veja um exemplo:

Configuração do cálcio: Z=20

Ca (2,8,10) Errado!!!

Ca (2,8,8,2) Correto!!!

 

Os elementos apresentados como exemplo até agora seguem uma ordem “Lógica” da configuração, o que torna fácil a colocação dos elétrons nas camadas. Estes elementos são co­nhecidos como elementos representativos e serão estudados na aula de Tabela periódica. Porém, existem muitos elemen­tos que possuem configuração mais “complicada” que são os elementos de transição.

Veja, por exemplo, o Ferro Z=56. Qual seria sua configuração?

Fe (2,8,10,6) ou (2,8,11,5) ou (2,8,14,2)?

Para sanar este problema nós vamos estudar uma outra for­ma de representação que é a configuração por subcamadas.

 

b) Subcamada (ou subníveis de energia)

Subcamada ou subnível é uma forma em que os elétrons se organizam dentro de uma determinada camada.

 

Eletrosfera → Camadas (níveis) → Subcamadas (subníveis) 

 

Os subníveis são representados pelas letras:

 

s      p      d      f

 

Vimos anteriormente que cada nível (camada) comporta um determinado número máximo de elétrons. Os subníveis também comportam um determinado número máximo de elétrons, como vemos abaixo:

 

s → 2

p → 6

d → 10

f → 14

 

A divisão das camadas em subníveis vai ocorrendo de acordo com o número de elétrons de cada camada. Então, a camada K (1) que pode conter no máximo 2 elé­trons, terá apenas o subnível “s” que é representado por:

 

 

2) Configuração eletrônica por subníveis:

A configuração eletrônica por subníveis (ou subcamadas) é uma forma mais aprofundada de se representar os elétrons na eletrosfera do Átomo. A colocação dos elétrons segue uma ordem que não é a seqüência “lógica” das camadas, mas segue uma ordem crescente de energia. Para fazer a confi­guração por subníveis devemos ter em mãos um diagrama denominado diagrama de Linus Pauling.

 

a) Diagrama de Linus Pauling

Linus C. Pauling, um dos maiores químicos conhecidos, criou um dispositivo prático que permite descobrir a ordem crescente de energia dos subníveis.

Depois de construído o diagrama a configuração de qual­quer elemento torna-se fácil, basta seguir as setas sempre na ordem crescente de energia e indicar corretamente no expoente de cada subnível o número correto de elétrons, ou seja, nunca ultrapassar o máximo.

Exemplo:

Vamos fazer a configuração de um elemento que possui 11 elétrons:

1) No diagrama, de inicio vamos encontrar o “1s” que pode ter no máximo 2 elétrons, então: 1s2

2) Seguindo a seta encontramos o “2s” que pode ter também 2 elétrons, então: 2s2

3) Continuando a seguir a seta encontraremos o “2p” que pode comportar 6 elétrons, então: 2p6

4) Continuando encontraremos o “3s” que poderia ter 2 elétrons, mas lembre-se de que nós já “gastamos” 10 elétrons e o elemento só possui 11, então: 3s1

Configuração do elemento: 1s2  2s2  2p6  3s1

 

⇒ Como passar da configuração por subníveis para a con­figuração por camadas:

Nós vimos anteriomente que a configuração do Ferro ficou difí­cil seguindo a ordem das camadas. Veja agora como fica fácil:

Ferro : Z=26

Por subníveis: 1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  3d6

A configuração por camadas nada mais é que a soma dos elétrons de cada camada.

K(1) – 1s2 (2 e-)
L(2) – 2s2  2p6 (8 e-)
M(3) – 3s2  3p6  3d6 (14 e-)
N(4) – 4s2 ( 2 e-)

Configuração: (2,8,14,2)

 

3) Configuração eletrônica de Íons:

Como já estudamos, os íons são átomos que possuem cargas, ou seja, átomos que perderam ou ganharam elétrons. Esta perda ou ganho de elétrons se dá sempre na última camada a qual é denominada camada de valência.

A configuração eletrônica de um íon é obtida a partir da configuração do átomo neutro, retirando ou colocando elé­trons na ultima camada. Veja os exemplos seguintes:

1º Exemplo:

Configuração do ânion F. O Fé o átomo de Flúor: Z=9 que ganhou 1 elétron.

Configuração do F: 1s2  2s2  2p5

Configuração do F: 1s2  2s2  2p6

 

2º Exemplo:

Configuração do cátion Zn+2. O Zn+2 é o átomo de Zinco: Zn=30, que perdeu dois elétrons.

Configuração do Zn: 1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  4s2  3d10

Configuração do Zn+2 : 1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  4s2  3d8