Distribuição Eletrônica

Foi o cientista americano Linus C. Pauling que apresentou a teoria de distribuição eletrônica mais aceita atualmente, na qual os elétrons são dispostos nos átomos em ordem crescente de energia. Segundo essa teoria, o elétron recebe energia para saltar de uma camada interna para uma camada mais externa. Para voltar à camada original, libera energia na forma de luz.

A ordem crescente de energia dos subníveis eletrônicos é:

s < p < d < f

Os elétrons de um mesmo subnível contém a mesma quantidade de energia e tendem a ocupar o subnível de menor energia disponível.

Uma das principais características das camadas eletrônicas é que cada uma delas possui uma quantidade máxima de elétrons que pode comportar, como mostra a tabela a seguir:

Os subníveis também apresentam uma quantidade máxima de elétrons que podem comportar, como mostra a próxima tabela:

Para facilitar a visualização da ordem crescente de energia das camadas eletrônicas e de seus subníveis, foi criado o diagrama de Linus Pauling, mostrado abaixo.

As setas indicam a ordem crescente dos níveis de energia, e os elétrons irão preencher a eletrosfera obedecendo à seguinte ordem:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Exemplos de distribuição eletrônica por subnível nos átomos:

₁H: 1 elétron → 1s¹

   Nível 1

    Camada K

1s²

₁₂Mg: 12 elétrons → 1s²    2s²2p⁶    3s²

 Nível 1     Nível 2            Nível 3

   Camada K Camada L  Camada M

   2 e^-            8 e^-       2 e^-

1s² 2s² 2p⁶ 3s²

₈O: 8 elétrons → 1s²    2s²2p⁴

   Nível 1           Nível 2

   Camada K Camada L  

      2 e^-            6 e^-­

1s² 2s² 2p⁴

₂₆Fe: 26 elétrons → 1s²   2s²2p⁶    3s² 3p⁶ 3d⁶    4s²

   Nível 1      Nível 2             Nível 3            Nível 4

   Camada K Camada L        Camada M    Camada N

   2 e^-              8 e^-       10 e^-          2 e^-

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Note que no caso do ferro, de acordo com a ordem crescente de energia, o subnível 4s² aparece antes do subnível 3d⁶.

Podemos escrever essa configuração eletrônica de dois jeitos: pela ordem crescente de energia ou, ainda, pela ordem geométrica, também chamada de ordem de distância.

₂₁Sc:

• Ordem crescente de energia: 1s²2s²2p⁶3s² 3p⁶ 4s² 3d¹ 
• Ordem geométrica: 1s²2s²2p⁶3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

Neste caso, o último subnível, aquele mais distante do núcleo, é o 4s². Este subnível está localizado na camada de valência e é aí que estão os dois elétrons de valência. Apesar disso, o subnível mais energético é o 3d¹.

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Distribuição Eletrônica nos Íons

A distribuição eletrônica dos íons é bem semelhante à dos átomos sem carga elétrica. Os elétrons que um átomo ganha ou perde serão inseridos ou retirados da última camada eletrônica, e não do subnível mais energético.

Exemplos para cátions

• Quando o átomo de estrôncio (₃₈Sr) perde dois elétrons, se transforma no íon Sr⁺². A configuração eletrônica dos dois é a seguinte:
• ₃₈Sr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶5s²
• ₃₈Sr⁺²: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶
• Quando o átomo de potássio (₁₉K) perde um elétron, se transforma no íon K⁺. A configuração eletrônica dos dois é a seguinte:
• ₁₉K: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶4s¹
• ₁₉K⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Exemplos para ,

• Quando o átomo de enxofre (₁₆S) ganha dois elétrons, se transforma no íon S^-2. A configuração eletrônica dos dois é a seguinte:
• ₁₆S: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁴
• ₁₆S^-: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
• Quando o átomo de bromo (₃₅Br) ganha um elétron, se transforma no íon Br^-. A configuração eletrônica dos dois é a seguinte:
• ₃₅Br: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰4p⁵
• ₃₅Br^-: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶

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Na Tabela Periódica

Se você tiver apenas a distribuição eletrônica, é possível descobrir qual é o átomo de forma muito rápida.

As camadas eletrônicas (K, L, M, N, O, P, Q) representam os períodos (linhas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) na Tabela Periódica. Para saber de qual família (coluna) o átomo é, podemos contar quantos elétrons existem na camada de valência ou no subnível mais energético. Observe a distribuição eletrônica na tabela periódica abaixo.

Exemplo: Um átomo possui a seguinte configuração eletrônica:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁵

Para saber qual átomo é, vamos facilitar a visualização da camada de valência escrevendo da seguinte forma:

K - 1s²

L - 2s² 2p⁶

M - 3s² 3p⁶ 3d¹⁰

N - 4s² 4p⁶ 4d¹⁰

O - 5s²5p⁵ → período: 5, família VIIA (7 elétrons na camada de valência)