Configuração eletrónica, Notas de estudo de Eletrônica

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Configuração eletrónica

Miguel Neta, novembro de 2020

Distribuição eletrónica

A configuração eletrónica de um átomo demonstra como estão distribuídos os eletrões pelos vários

níveis e subníveis de energia do átomo.

Esta distribuição segue as seguintes regras:

Princípio da Construção (ou Príncípio de Aufbau);

Princípio de Exclusão de Pauli ;

Regra de Hund.

Princípio de Exclusão de Pauli

Wolfgang Pauli enunciou este princípio em 1924:

No mesmo átomo não pode haver dois eletrões com o mesmo conjunto de

números quânticos.

O número quântico de spin é relativo ao próprio eletrão, e este número quântico apenas

tem duas possibilidade (𝛼 e 𝛽, ou +½ e - ½)!

Consequências deste princípio:

Não podem estar mais do que dois eletrões em cada orbital.

No caso de dois eletrões ocuparem a mesma orbital estes terão que ter valores

de spin diferentes , tendo um o valor 𝛼 e o outro, obrigatoriamente, 𝛽.

Wolfgang Ernst Pauli (1900-1958).

Regra de Hund

As orbitais de um mesmo subnível têm a mesma energia: são orbitais degeneradas!

Regra de Hund

Na distribuição de eletrões em orbitais degeneradas todas as orbitais

terão de estar semipreenchidas antes de começarem a ser preenchidas

com dois eletrões cada, e todos os eletrões desemparelhados apresentam

o mesmo spin.

Isto permite que as repulsões entre os diversos eletrões no mesmo subnível sejam

menores.

Friedrich Hermann Hund (1896-1997).

Regra de Hund

No átomo de carbono (𝑍 = 6) já existem dois eletrões a distribuir pelo subnível 2 𝒑, que, pela regra de

Hund, são distribuídos por duas das três orbitais 2𝑝 (2𝑝

𝑥

𝑦

e 2𝑝

𝑧

2

2

𝑥

1

𝑦

1

e pode ser representada pelo seguinte diagrama:

Eletrões desemparelhados em diferentes orbitais do mesmo subnível (2𝑝

𝑥

e 2𝑝

𝑧

, por exemplo) tem

o mesmo spin , pelo que o sentido das setas que os representam será igual.

Exemplos de distribuições incorretas :

ou

𝑥

𝑦

𝑧

𝑥

𝑦

𝑧

𝑥

𝑦

𝑧

Regra de Hund

A distribuição eletrónica do oxigénio (𝑍 = 8) é:

2

2

𝑥

2

𝑦

1

𝑧

1

O néon (𝑍 = 10) terá a distribuição:

2

2

𝑥

2

𝑦

2

𝑧

2

𝑥

𝑦

𝑧

𝑥

𝑦

𝑧

Energias das orbitais

Quanto maior for 𝑛 maior é a energia da orbital (energia do eletrão que lá se encontra).

Se apenas houver um eletrão ( átomo monoelectrónico ), a energia das orbitais de um determinado nível é

igual:

2𝑠

2𝑝

Para átomos polielectrónicos :

2𝑝

2𝑠

e 𝐸

2𝑝𝑥

2𝑝𝑦

2𝑝𝑧

Espetroscopia fotoeletrónica

Resultados experimentais

2

He: 1𝑠

2

10

Ne: 1𝑠

2

2

6

36

Kr: 1𝑠

2

2

6

2

6

10

2

6

[Imagens: Physics Department, Brock University, adaptada]

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