QUÍMICA I
AULA 04: ESTRUTURA ELETRÔNICA DOS ÁTOMOS
TÓPICO 06: A DISTRIBUIÇÃO DOS ELÉTRONS NO ÁTOMO POLIELETRÔNICO
Os orbitais atômicos em um átomo polieletrônico são semelhantes aos
dos átomos de hidrogênio. Assim, continuamos a designar os orbitais como
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, etc.
Em um átomo polieletrônico a repulsão elétron – elétron faz com que os
diferentes subníveis estejam em diferentes níveis de energia, como mostrado
na figura abaixo.
6.1 PRINCIPIO DA EXCLUSÃO DE PAULI – SPIN ELETRÔNICO
PRINCIPIO DA EXCLUSÃO DE PAULI – SPIN ELETRÔNICO
Como os elétrons de um átomo polieletrônico ocupam os orbitais
disponíveis?
Os espectros de linha de átomos polieletrônico apresentavam pares de
linhas pouco espaçadas, ou seja, havia duas vezes mais níveis de energia do
que se esperava. Em 1925 Uhlenbeck e Goudsmit postularam que os elétrons
possuíam uma propriedade intrínseca, chamada spin eletrônico.
O elétron comportava-se como uma esfera minúscula girando em torno
de seu próprio eixo, sendo assim, quantizado. Esse novo numero quântico, o
numero quântico magnético spin, é simbolizado por ms e apenas dois valores
possíveis são permitidos: + ½ e – ½. Uma carga giratória produz um campo
magnético. Os dois sentidos opostos de rotação produzem campos
magnéticos opostos que levam a separação das linhas espectrais em pares
muito próximos.
O principio da exclusão de Pauli afirma:
DOIS ELÉTRONS EM UM ÁTOMO NÃO
PODEM
TER
O
CONJUNTO
DE
QUATRO
NÚMEROS QUÂNTICOS N, L, ML E MS IGUAIS.
Para um orbital tipo 1s, 2s, 2pz, etc, os valores de n, l, e ml são fixos.
Para colocar mais de um elétron em um desses orbitais e satisfazer o
principio da exclusão de Pauli a única alternativa é assinalar diferentes
valores de ms para cada elétrons. Como ms só pode assumir + ½ e – ½ um
orbital pode receber no máximo dois elétrons e eles devem ter spins opostos.
6.2 CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS
Conhecendo as energias relativas dos orbitais e o principio da exclusão
de Pauli podemos ver a maneira na qual os elétrons são distribuídos entre os
vários orbitais de um átomo, ou seja, a configuração eletrônica.
Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de energia, com no
máximo dois elétrons por orbital.
Exemplo:
Aqui, cada orbital é representado por uma quadricula e cada elétron, por
uma meia – seta apontada para cima representando um numero quântico
magnético spin positivo (ms = + ½), e a meia – seta para baixo representa
um elétron com numero quântico magnético spin negativo (ms = - ½).
Elétrons que possuem spins contrários são ditos emparelhados. No
átomo de lítio dois elétrons no orbital 1s estão emparelhados, e o elétron no
orbital 2s está desemparelhado.
6.3 REGRA DE HUND
Para orbitais degenerados (mesma energia), a menor energia será
obtida quando o numero de elétrons com o mesmo spin for maximizada.
A regra de Hund é baseada no fato dos elétrons se repelirem. Quando
eles ocupam orbitais diferentes, os elétrons permanecem afastados o quanto
possível um do outro minimizando as repulsões elétron – elétron.
ATIVIDADE DE PORTFÓLIO
Responda às questões sobre ESTRUTURA ELETRÔNICA DOS
ÁTOMOS, salve o arquivo com o nome Portfólio AULA 04 PORTFÓLIO
2014.1 e em seguida coloque a atividade no seu portfólio individual.
FONTES DAS IMAGENS
Responsável: Eduardo H. Silva de Sousa
Universidade Federal do Ceará - Instituto UFC Virtual