Configuração eletrônica

Compreender a configuração eletrônica é uma parte essencial do aprendizado sobre a estrutura atômica na química. Este tópico nos ajuda a saber como os elétrons estão dispostos ao redor do núcleo de um átomo e como os átomos interagem entre si.

O que é configuração eletrônica?

Configuração eletrônica refere-se ao arranjo de elétrons nas orbitais de um átomo. Os elétrons são partículas subatômicas que orbitam o núcleo de um átomo. Eles são dispostos em orbitais específicos com base em regras ou princípios específicos. Compreender esses arranjos ajuda a prever as propriedades químicas de um elemento.

Conceitos básicos de arranjo dos elétrons

Átomos consistem em um núcleo e elétrons que orbitam em torno desse núcleo. O núcleo é composto de prótons e nêutrons, enquanto os elétrons são muito menores e têm carga negativa. A chave para entender a configuração eletrônica é como esses elétrons estão dispostos ao redor do núcleo.

Os principais aspectos do arranjo dos elétrons são camadas, subcamadas e orbitais:

• Camadas: Os elétrons são dispostos em níveis de energia chamados camadas. Estas são numeradas 1, 2, 3, e assim por diante, movendo-se para fora do núcleo.
• Subcamadas: Cada camada tem uma ou mais subcamadas, que são designadas pelas letras s, p, d e f.
• Orbitais: Cada subcamada tem orbitais. Orbitais são regiões de espaço onde há uma alta probabilidade de encontrar um elétron.

Compreendendo os níveis de energia

Os níveis de energia ou camadas são preenchidos de acordo com uma ordem específica conhecida como princípio de Aufbau. Este princípio afirma que os elétrons ocupam a orbital com a menor energia primeiro. A ordem de preenchimento das subcamadas é importante para prever o comportamento dos átomos.

A ordem de preenchimento dessas orbitais é a seguinte:

        1s > 2s > 2p > 3s > 3p > 4s > 3d > 4p > 5s > 4d > 5p > 6s > 4f > 5d > 6p > 7s > 5f > 6d > 7p
    

Princípio de exclusão de Pauli

Outro princípio importante na configuração eletrônica é o princípio de exclusão de Pauli. Este princípio afirma que os números quânticos de dois elétrons em um átomo não podem ser iguais. Em palavras simples, uma orbital pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos.

Exemplo de configuração eletrônica

Hidrogênio:

O átomo mais simples, o hidrogênio, tem um elétron e sua configuração eletrônica é:

        1s¹
    

Hélio:

O hélio tem dois elétrons. Ambos os elétrons cabem na orbital 1s:

        1s²
    

Lítio:

O lítio tem três elétrons. Os primeiros dois elétrons preenchem a orbital 1s, e o terceiro elétron vai para a orbital 2s:

        1s² 2s¹
    

Oxigênio:

O oxigênio tem oito elétrons. Sua configuração é a seguinte:

        1s² 2s² 2p⁴
    

Regra de Hund

A regra de Hund afeta a configuração dos elétrons em subcamadas que têm mais de uma orbital, como p, d ou f. Ela diz que os elétrons preencherão uma orbital vazia antes de se emparelhar.

Carbono:

O carbono tem seis elétrons. Segundo a regra de Hund, a configuração é a seguinte:

        1s² 2s² 2p²
    

Aqui, os elétrons p vão para orbitais diferentes primeiro.

Representação visual das orbitais

No desenho acima você pode ver como as orbitais aparecem nos diferentes níveis de energia.

Tabela periódica e configuração eletrônica

Conhecer a configuração eletrônica também nos ajuda a entender a disposição da tabela periódica. A tabela é dividida em blocos correspondentes à subcamada eletrônica em preenchimento:

• s-bloco: grupos 1 e 2 à esquerda.
• p-bloco: grupos 13 a 18 à direita.
• d-bloco: Metais de transição no meio.
• f-bloco: Os lantanídeos e actinídeos abaixo do corpo principal da tabela.

Você pode determinar a configuração eletrônica de um elemento por sua posição na tabela periódica. Por exemplo, o sódio está no grupo 1 e sua configuração eletrônica é a seguinte:

        1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
    

Compreendendo a notação dos gases nobres

Configurações eletrônicas podem ser bastante longas, especialmente para elementos que têm muitos elétrons. Para simplificar as coisas, podemos usar a notação dos gases nobres. Nesse método, começamos com o gás nobre mais próximo com o menor número atômico e, em seguida, prosseguimos ao longo da configuração.

Exemplo de magnésio:

Por exemplo, o magnésio tem o número atômico 12. O gás nobre que vem antes dele é o neon, que tem o número atômico 10. Assim, sua configuração é:

        [Ne] 3s²
    

Hélio e além

Vamos também aprender sobre a configuração eletrônica de alguns elementos além dos elementos simples discutidos anteriormente:

Cálcio:

O cálcio, que tem o número atômico 20, é:

        [Ar] 4s²
    

Ferro:

O ferro, um elemento do bloco d com número atômico 26, tem a configuração:

        [Ar] 3d⁶ 4s²
    

Configuração eletrônica e propriedades químicas

A configuração eletrônica de um átomo afeta significativamente suas propriedades químicas. Elementos com configurações de elétrons de valência semelhantes exibem comportamentos químicos semelhantes. Por exemplo:

• Gases Nobres: Devido à sua camada externa preenchida, gases nobres como o neon e o argônio são considerados não reativos.
• Metais Alcalinos: Elementos como lítio e sódio têm apenas um elétron em sua camada externa e são altamente reativos.

Resumo

Em suma, a configuração eletrônica nos ajuda a entender as propriedades e o comportamento dos elementos. Este guia forneceu informações sobre como os elétrons estão dispostos nos átomos por níveis de energia, subcamadas e orbitais. Compreender essas configurações é fundamental para entender o vasto assunto da química e prever como os elementos irão reagir entre si. Ao observar padrões na tabela periódica, usando princípios como o princípio de Aufbau, o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund, obtemos um quadro claro para entender a estrutura atômica.

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