Prévia do material em texto
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 12 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com UNIDADE 2 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA A distribuição eletrônica é dada pelo modo em que os elétrons estão distribuídos nas camadas ou níveis de energia que ficam ao redor do núcleo do átomo. No entanto, os elétrons não se distribuem de qualquer forma nessas camadas, havendo, portanto, algumas regras a serem seguidas para essa distribuição. Por exemplo, a primeira camada (K) suporta no máximo 2 elétrons, e a camada de valên- cia (a última camada a ser preenchida) pode possuir no máximo 8 elétrons. Esses e outros fatores ocorrem porque os elétrons distribuem-se nas cama- das eletrônicas de acordo com subníveis de energia, que são identificados pelas letras s, p, d, f, que aumentam de energia nessa ordem respectiva. Cada nível comporta uma quantidade máxima de elétrons distribuídos nos subníveis de energia. Para tornar mais fácil a distribuição dos elétrons dos átomos nas camadas eletrônicas, o cientista Linus Pauling (1901-1994) criou uma representação gráfica que facilitou a visualização da ordem crescente de energia e a realização da distribuição eletrônica. Essa representação passou a ser chamada de Diagrama de Pauling, sendo também conhecida como Diagrama de distribuição eletrônica ou, ainda, Diagrama dos níveis energéticos, e está exposta abaixo: https://www.todoestudo.com.br/quimica/camada-de-valencia https://www.todoestudo.com.br/quimica/camada-de-valencia CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 13 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com Portanto a sequência do Diagrama de Pauling ficou determinada da seguinte forma: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 PRINCIPIO DE EXCLUSÃO DE PAULI Esse princípio relata que dois elétrons não podem ter os quatro números quânticos iguais, portanto o número máximo de elétrons por orbital será dois. Se colocarmos dois elétrons no mesmo orbital com o mesmo spin, eles terão os quatro números quânticos idênticos, se eles tiverem spins opostos e colocarmos um terceiro elétron no mesmo orbital, ele terá o mesmo conjunto de números quânti- cos de um dos outros dois elétrons no orbital. Exemplo: Fonte:https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4319251/mod_resource/content/0/spina10.pdf CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 14 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com Portanto, os valores dos quatro números quânticos podem ser atribuídos para cada elétron em um átomo, de acordo com as regras precedentes e o Princípio da Exclusão de Pauli. Uma maneira objetiva de prever a localização provável de um elé- tron no interior de um átomo (sua camada, subcamada e orbital) é através de um conjunto matemático de valores denominado números quânticos. OS NÚMEROS QUÂNTICOS O Princípio da Incerteza de Werner Heisenberg (1901-1976), criado em 1926, estabeleceu que não é possível calcular a posição e a velocidade de um elétron em um mesmo instante, ou seja, quanto maior for a precisão da determinação da medida da posição do elétron, menor será a precisão da medida de sua velocidade e vice- versa. Por isso, os cientistas passaram a adotar o conceito de “orbital”, que se refere à região no espaço ao redor do núcleo do átomo onde é maior a probabilidade de se encontrar determinado elétron. No modelo de orbitais, o elétron tem característica dual, isto é, como onda-partícula que se desloca no espaço, mas que está dentro de uma região (orbital) ao redor do núcleo, como uma nuvem eletrônica. Esse movimento do elétron passou a ser descrito por Erwin Schrödinger por meio de uma equação matemática que associava a natureza corpuscular do elétron, ou seja, sua natureza como partícula, sua energia, carga e massa. Durante o processo algébrico da solução da equação de Schrödinger, surgi- ram naturalmente códigos matemáticos relacionados com a energia do elétron, que são denominados de números quânticos. Existem quatro números quânticos: número quântico principal (n), número quântico secundário ou azimutal (l), número quântico magnético (m ou ml) e número quântico spin (s ou ms). O conjunto de números quânticos nunca se repete para dois elétrons em um átomo. Portanto, esse conjunto de números quânticos serve para identificar cada elé- tron na eletrosfera de um átomo. Então, vejamos como determinar cada um: CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 15 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com 1. Número quântico principal (n): Refere-se ao nível de energia do elétron. Segundo o modelo atômico de Rutherford-Bohr, os elétrons movimentam-se ao redor do núcleo em órbitas circulares com quantidades de energia bem definidas e características, sendo, portanto, chamadas de níveis de energia ou camadas eletrôni- cas. Para os elementos conhecidos até o momento, a quantidade máxima de níveis de energia são sete, sendo representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q, indo da camada mais próxima ao núcleo para a mais distante. Essas camadas correspondem respectivamente aos números 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. Assim, os valores de n variam de 1 a 7, de acordo com o nível de energia do elétron. Quanto maior o número quântico principal, maior é a energia do elétron. Fonte: https://www.infoescola.com/quimica/numeros-quanticos/ 2. Número quântico secundário ou azimutal (l): Refere-se ao subnível de energia do elétron. Conforme explicado no texto Distribuição eletrônica, os elétrons distribuem-se nas camadas eletrônicas de acordo com subníveis de energia, que são identificados pelas letras s, p, d, f, que aumentam de energia nessa ordem. Cada nível comporta uma quantidade máxima de elétrons distribuídos nos subníveis de energia. Para os elementos até então conhecidos, temos apenas quatro tipos de sub- níveis: https://www.infoescola.com/quimica/numeros-quanticos/ CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 16 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com Tabela da relação entre o subnível de energia e o número quântico secundário. Fonte:https://www.manualdaqui- mica.com/quimica-geral/numeros-quanti- cos.htm 3. Número quântico magnético O número quântico magnético (ml) é característico da quantidade de orbitais, para cada subnível. O valor matemático de m é dado por m = ± l. Decompondo este raciocínio, teremos: - l ... 0 ... +l. Os orbitais s, p, d, f estão representados abaixo. Fonte: https://www.infoescola.com/quimica/numeros-quanticos/ https://www.infoescola.com/quimica/numeros-quanticos/ CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 17 Professor: CinthiaRaquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com 4. Número quântico spin O número quântico Spin (S ou ms) caracteriza o possível movimento rotacio- nal dos elétrons, sob seus eixos imaginários. Representação simbólica de dois elétrons com seus respectivos spins. Na imagem acima as setas indicam o sentido rotacional do elétron e este mo- vimento influencia no preenchimento dos subníveis, segundo o Princípio da Máxima Multiplicidade (Regra de Hund). Segundo este princípio, o preenchimento dos orbitais deverá se proceder de maneira a manter-se, sempre que possível, o maior número de elétrons desemparelhados. O número quântico de spin (s ou mS) é aquele que indica o sentido de rotação do elétron: se o orbital de um subnível for negativo, a rotação é no sentido negativo, o qual é representado por uma seta para cima. Mas, se o orbital de um subnível for positivo, a rotação é no sentido positivo, o qual é representado por uma seta para baixo. O emparelhamento só pode ocorrer quando não restarem mais orbitais dispo- níveis para os elétrons isolados e, devido ao Princípio de exclusão de Pauli, somente dois elétrons ocuparão um orbital, sendo a posse de spins opostos, uma condição fundamental à estabilidade dos elétrons. CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 18 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com EXEMPLO: Elemento Bromo (35Br) Fazemos a distribuição eletrônica do bromo: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 Seu elétron mais energético se encontra na camada 4, então n = 4 Seu subnível é p, então l = 1 O subnível p possui 3 orbitais, a última seta a ser preenchida, que é o elétron mais energético, ficou no 0, então, o valor do número quântico magnético é: m = 0. Visto que a seta está para baixo, temos por convenção que o número quântico spin é: s = +1/2. Para mais exemplos, vá até a plataforma, em VÍDEO COMPLEMENTAR e clique nos links: CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA NÚMEROS QUÂNTICOS. FICOU COM DÚVIDA? CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO UNEC / EAD DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA I NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 19 Professor: Cinthia Raquel dos Santos Silva – cinthiarss91@gmail.com ATIVIDADE DE FIXAÇÃO 1- Uma maneira objetiva de prever a localização provável de um elétron no interior de um átomo (sua camada, subcamada e orbital) é através dos números quânticos. Escolha um elemento da Tabela Periódica e relacione o seu número atômico aos quatro números quânticos que caracteriza seu elétron mais energético. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FELTRE, R; YOSHINAGA, S. Atomística – 1ª Ed. – São Paulo: Moderna, 1970. p. 146 – 175. FELTRE, R. Química Geral – 5ª Ed. – São Paulo: Moderna, 2000. p.110 – 115. https://www.infoescola.com/quimica/numeros-quanticos/ https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/os-quatro-numeros-quanticos.htm https://www.infoescola.com/quimica/principio-da-exclusao-de-pauli https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4319251/mod_resource/cotent/0/spina10.pdf https://www.infoescola.com/quimica/distribuicao-eletronica/ Para continuar, vá até a plataforma, em ATIVIDADE COMPLEMENTAR clique em ATIVIDADE AULA 2 e em ADICIONAR TAREFA poste a resposta da Atividade de Fixação. Em seguida clique em SALVAR MUDANÇAS. Vamos Fixar? https://www.infoescola.com/quimica/numeros-quanticos/ https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/os-quatro-numeros-quanticos.htm https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4319251/mod_resource/cotent/0/spina10.pdf https://www.infoescola.com/quimica/distribuicao-eletronica/