Configurações electrónicas

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    04-Jul-2015

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Nmeros Qunticos

As orbitais atmicas so caracterizadas atravs dos chamados nmeros qunticos, que fornecem informao sobre a energia, tamanho, forma e orientao da orbital.

Caracterizao das orbitais atmicas

(n, , m )

Nmero quntico principal (n): relaciona-se com a energia e o tamanho da orbital

n = 1, 2, 3, Diferentes valores de n identificam diferentes camadas Quanto maior o n, maior o tamanho da orbital Quanto maior o n, maior a distncia do electro ao ncleo atmico

Nmero quntico secundrio ( ): relaciona-se com a forma e o tipo de orbital

= 0, 1, n-1 Diferentes valores de significam diferentes subcamadas ou subnveis Diferentes subcamadas de um mesmo nvel de energia apresentam diferentes valores de energia

Nmero quntico magntico (m ): relaciona-se com a orientao da orbital no espao

m

=-

, , 0, +

Por cada valor de existem (2 +1) valores de m O nmero de valores possveis de m numa subcamada indica o nmero de orbitais que cada subcamada pode suportar

Caracterizao de um electro num tomo:

(n, , m , ms)

Nmero quntico de spin (ms): relaciona-se com o sentido do movimento de rotao do electro na orbital

ou

Exemplo: n=2 =0 m =0 ms = 1 1 ou ms = 2 2

(2, 0, 0, 1 )2

ou

(2, 0, 0, 1 )2

Os valores de ms no tm qualquer efeito na energia, tamanho, forma ou orientao de uma orbital

mas desempenham um papel fundamental na determinao do arranjo dos electres numa orbital

Configuraes electrnicas dos tomos

Configurao electrnica de um tomo

Representao esquemtica da distribuio dos electres de um tomo de um determinado elemento

forma como os electres esto distribudos pelas vrias orbitais atmicas

As orbitais sero representadas por um diagrama de caixas.

Os electres sero representados por setas, de direces opostas (spins opostos).

representa uma orbital com dois electres.

Princpio da Energia MnimaOs electres devero ocupar as orbitais por uma ordem, tal que resulte na menor energia para o tomo.

Este princpio aplica-se s espcies monoelectrnicas (possuem apenas um electro) e aos tomos polielectrnicos.

Espcies monoelectrnicastomo de Hidrognio (H) um electro

Configurao electrnica: 1s1representa o nmero quntico principal, n

representa o nmero quntico secundrio, representa o nmero de electres na orbital

Nos tomos polielectrnicos, como que se distribuem os electres pelas orbitais?

A distribuio dos electres de tomos polielectrnicos pelas orbitais atmicas obedece a regras e princpios.

Regras de preenchimento das orbitais atmicas Princpio da Energia Mnima

Princpio de Excluso de Pauli

Regra de Hund

Princpio de Excluso de PauliNuma orbital, no mximo, s podem existir dois electres com spins opostos.

tomo de Hlio ( 2He ) dois electres

Configurao electrnica: 1s2representa o nmero quntico principal, n

representa o nmero quntico secundrio, representa o nmero de electres na orbital

tomo de Ltio ( 3Li ) trs electres

Configurao electrnica: 1s22s1

tomo de Berlio ( 4Be ) quatro electres

Configurao electrnica: 1s22s2

tomo de Boro ( 5B ) cinco electres

Configurao electrnica: 1s22s22p1

Regra de HundNo preenchimento das orbitais com igual energia, distribuem-se primeiro um electro por cada orbital, de modo a ficarem com o mesmo spin, e s depois se completam, ficando com spins opostos.

tomo de Carbono ( 6C ) seis electres

Configurao electrnica: 1s22s22p2

C 1s 2 2 s 2 2 p 1 2 p 1 2 p z0 6 x y

tomo de Azoto ( 7N ) sete electres

Configurao electrnica:

N 1s 2 2 s 2 2 p 1 2 p 1 2 p 1 7 x y z1s22s22p3

tomo de Oxignio ( 8O ) oito electres

Configurao electrnica:2 O 1s 2 2 s 2 2 p x 2 p 1 2 p 1 8 y z

1s22s22p4

tomo de Flor ( 9F ) nove electres

Configurao electrnica:2 2 F 1s 2 2 s 2 2 p x 2 p y 2 p 1 9 z

1s22s22p5

tomo de Non ( 10Ne ) dez electres

Configurao electrnica:2 2 e 1s 2 2 s 2 2 p x 2 p y 2 p z2

10

1s22s22p6

Distribuio electrnica

Nmero de electres na orbital0 1

Designao da orbitalOrbital vazia Orbital semipreenchida Orbital completa ou totalmente preenchida

Designao dos electresDesemparelhados ou celibatrio emparelhados

2

Diagrama de Linus PaulingLinus Pauling (qumico quntico)

elaborou um diagrama de preenchimento das orbitais atmicas

facilita a escrita das configuraes electrnicas de tomos polielectrnicos.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, etc.

Os electres que ocupam a ltima camada/nvel de energia so designados electres de valncia.

Os electres mais internos so designados electres do cerne do tomo.

11

a 1s 2 s 2 p 2 p 2 p 3 sCerne do tomo

2

2

2 x

2 y

2 z

1

Electro de valncia

ExemplosConfiguraes electrnicas3Li

- 1s2 2s1

O ltio tem trs electres distribudos por duas orbitais. O cerne do tomo contm dois electres, existindo apenas um electro de valncia.

19K

- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

O potssio tem 19 electres, distribudos por 10 orbitais. Dos 19 electres, s o da orbital 4s de valncia, sendo os restantes do cerne do tomo.

A configurao electrnica de um tomo

pode ser simplificada

basta representar os electres mais interiores do tomo pela configurao electrnica do gs nobre do perodo anterior da Tabela Peridica, seguida dos electres de valncia. Exemplos:11Na 19K

[Ne] 3s1 [Ar] 4s1

Exerccio1. Escreve a configurao electrnica do fsforo (Z = 15).

P 1s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 1 3 p 1 3 p 1 15 x y z2. Quais so os nmeros qunticos dos electres de valncia do tomo de fsforo. ltima camada ocupada: n = 3 Orbital 3s: Orbitais 3p:1 1 1 1 1 1 3 ,1,1, ; 3 ,1,1, ; 3 ,1, 0 , ; 3 ,1, 0 , ; 3 ,1, 1, ; 3 ,1, 1, 2 2 2 2 2 2 1 1 3,0 ,0 , ; 3,0 ,0 , 2 2