1108000 S3 003 Inorgân. I Config. Especiais

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Instituto Federal de Educação - IFCE 
Curso de Licenciatura em Química 
Química Inorgânica I – Turma S3 
Prof: Aristênio Mendes 
Módulo 3: Atomística 
 
 CONFIGURAÇÕES ESPECIAIS: 
 As configurações eletrônicas obtidas pelo principio de “aufbau” (ou diagrama de Pauli) são 
compatíveis com as propriedades experimentais da grande maioria dos átomos. No entanto, por 
se tratar de uma “teoria”, não é universalizada para os átomos de todos os elementos químicos, 
que em alguns casos, a configuração proposta não corresponde às propriedades observadas 
experimentalmente. 
 Um aumento de elétrons nos subníveis d provoca repulsão entre orbitais de maior carga que 
são atraídos mais fortemente pelo núcleo, provocando uma inversão de energia com o subnível s 
do último nível. 
 
1o Caso 
 Ocorre no 4o período da tabela periódica com a inversão de energia nos subníveis 3d e 4s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quando Z = 24, as energias dos subníveis 4s e 3d são tão próximas que os elétrons vão 
ocupando os orbitais como se estes pertencessem a um mesmo subnível, obedecendo à regra de 
Hund. 
 
24Cr  4s1 3d5 
 
 
 
Para os elementos de números atômicos de Z = 25 a Z = 28, mesmo com a maior proximidade 
dos dois subníveis, a ordem de preenchimento não influi na distribuição eletrônica pelo principio 
de “aufbau”. 
 
25Mn  4s2 ; 3d5 
 
26Fe  4s2 ; 3d6 
 
 energia 
 3d 
 4s 4s 
 3d 
 28 Z 
O gráfico ao lado representa, de uma maneira 
aproximada, a variação da energia dos subníveis 4s 
e 3d em função de Z. 
À medida que o número de prótons vai crescendo 
o efeito de atração do núcleo sobre o subnível 3d 
torna-se mais significativo e a energia deste vai 
gradativamente diminuindo, até ser menor que a 
energia do subnível 4s. 
No diagrama de Pauli, a configuração deveria ser: 
 24Cr  [Ar] ; 4s2 ; 3d
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As configurações, pelo diagrama de Pauli, não são 
alteradas na ordem de preenchimento. 
 
 
 
27Co  4s2 ; 3d7 
 
28Ni  4s2 ; 3d8 
 
Quando Z > 28, a energia do subnível 4s torna-se maior que a energia do subnível 3d e o 
preenchimento obedece à regra de Hund. 
 
 
 
29Cu  3d10 4s1 
 
 
 
30Zn  3d10 4s2 
 O cobre se apresenta nas formas de cátions Cu+ e Cu2+, o que se justifica pela proximidade 
dos subníveis 4s e 3d. O zinco forma somente cátion Zn2+, visto que o subnível 4s se encontra 
bastante distanciado do 3d. 
 
2o Caso 
 Ocorre no 5o período da tabela periódica com a inversão de energia nos subníveis 4d e 5s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quando o número atômico aumenta de Z = 41 a Z = 43, as energias dos subníveis 5s e 4d 
tornam-se muito próximas e os elétrons vão ocupando os orbitais como se estes pertencessem a 
um mesmo subnível, obedecendo à regra de Hund, de modo semelhante ao do período anterior. 
 
41Nb  5s1 4d4 
 
 
 
42Mo  5s1 4d5 
 
 
43Tc  5s2 4d5 
 
 
Quando Z = 44 e Z = 45, as energias dos subníveis 4d e 5s ainda estão muito próximas, porém 
já ocorre a inversão e o preenchimento continua a ser feito pela regra de Hund. 
 
44Ru  4d7 5s1 
 
 
 
45Rh  4d8 5s1 
 
energia 
4d 
5s 5s 
4d 
45 
Z 
No diagrama de Pauli, as configurações deveriam ser: 
29Cu  [Ar] ; 4s2 ; 3d
9 
30Zn  [Ar] ; 4s2 ; 3d
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O gráfico ao lado assemelha-se ao que ocorre no 
quarto período e representa, de uma maneira 
aproximada, a variação da energia dos subníveis 
5s e 4d em função de Z. 
Quando o número atômico vai crescendo o 
subnível 4d diminui gradativamente, até a sua 
energia ser menor que a do subnível 5s. 
 
 
 
No diagrama de Pauli, as configurações deveriam ser: 
 
41Nb  [Kr] ; 5s2 ; 4d3 
 
42Mo  [Kr] ; 5s2 ; 4d4 
 
43Tc  [Kr] ; 5s2 ; 4d5 “ mesma ordem obtida pelo 
 diagrama de Pauli” 
No diagrama de Pauli, as configurações deveriam ser: 
 
44Ru  [Kr] ; 5s2 ; 4d6 
 
45Rh  [Kr] ; 5s2 ; 4d7 
 
 
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Quando Z > 45, a energia do subnível 5s é muito maior que a do subnível 4d e, por isto, se 
encontra muito afastado, devendo ser preenchido independentemente. 
 
46Pd  4d10 5s0 
 
 
 
47Ag  4d10 5s1 
 
 
 
48-Cd  4d10 5s2 
 
 
 Outros casos: 
 No 6o período da tabela periódica, quando Z = 78 e Z = 79 ocorre, também, uma 
inversão de energia nos subníveis 5d e 6s. 
 
78Pt  5d9 6s1 
 
 
 
79Au  5d10 6s1 
 
 
 
Outras configurações específicas são as do lantânio: La = 57 e do actíneo: Ac = 89, que de acordo 
com as suas propriedades mais específicas têm configurações: 
 
57La  4f0 ; 5d1 ; 6s2 
 
 
89Ac  5f0 ; 6d1 ; 7s2 
 
 
 PROPRIEDADES MAGNÉTICAS 
 
 As propriedades magnéticas das espécies químicas (átomos, íons ou moléculas) estão 
diretamente relacionadas com as configurações eletrônicas e decorrem da interação do spin dos 
elétrons com o campo magnético ao qual está submetido. 
 Nas espécies com elétrons emparelhados (orbitais cheios), as substâncias são 
“diamagnéticas” e não se magnetizam sob a ação do campo magnético. 
 
 A condição necessária para o “paramagnetismo” (interação com o campo magnético) é a 
presença de orbitais com elétrons desemparelhados, ou seja, com pelo menos um orbital 
semipreenchido. Portanto é de se esperar que todo átomo de número atômico ímpar seja 
paramagnético. 
 Num conjunto de átomos paramagnéticos, de acordo com a experiência de Stern-Gerlach, 
50% dos elétrons têm spin - ½ e os outros 50% têm spin + ½ e esta mistura de átomos se 
desdobra em dois feixes. 
 Quando o paramagnetismo é muito forte e, como conseqüência, os átomos se mantêm 
magnetizados mesmo na ausência do campo, diz-se que ocorre “ferromagnetismo” ; casos 
particulares dos metais ferro, níquel e cobalto. 
 Embora em sua grande maioria os elementos químicos sejam paramagnéticos, os 
compostos formados por estes, normalmente não o são, visto que muitas vezes se formam 
Pelo diagrama de Pauli, o paládio seria paramagnético, com 
uma configuração: 46Pd  [Kr] ; 5s2 ; 4d8. Os fatos 
experimentais demonstram que ele é diamagnético. 
 
O estado de oxidação da prata é unicamente Ag+, o que 
confirma o afastamento do subnível 5s e o paramagnetismo. 
Uma configuração 47Ag  [Kr] ; 5s2 ; 4d9 é inviável, pois o 
cátion Ag+ é diamagnético. 
 
No cádmio (diamagnético), a configuração, pelo diagrama de 
Pauli, não é alterada pela ordem do preenchimento. 
 
 
No diagrama de Pauli, as configurações deveriam ser: 
 
78Pt  [Xe] ; 6s2 ; 5d8 
79 Au  [Xe] ; 6s2 ; 5d9 
 
Neste nível de energia (camada P), o subnível 6s ainda, é muito 
próximo do subnível 5d. 
Nestas duas séries, deve-se esperar que os demais elementos preencham, 
sucessivamente,o subnível f exceto, quando os orbitais se encontrarem 
degenerados como em f7 ou f14. 
 
 
cátions isoeletrônicos de gases nobres, ou moléculas que apresentam compartilhamento 
(covalência) de elétrons. 
 
Elemento Químico Configuração do átomo Configuração do íon 
Sódio 11Na  1s2 ; 2s2 ; 2p6 ; 3s1 11Na+  1s2 ; 2s2 ; 2p6 ; 3s0 
Alumínio 13Al  1s2 ; 2s2 ; 2p6 ; 3s2 ; 3p1 13Al+3  1s2 ; 2s2 ; 2p6 ; 3s0 ; 3p0 
Oxigênio 8O  1s2 ; 2s2 ; 2p4 8O2-  1s2 ; 2s2 ; 2p6 
 
 As moléculas são quase sempre diamagnéticas, porque em suas ligações covalentes ocorre 
emparelhamento dos elétrons, porém, em alguns casos, podem-se formar moléculas paramagnéticas com 
um número ímpar de elétrons. Exemplos: NO = 15 elétrons ; NO2 = 23 elétrons 
 
 
 Texto exclusivo extraído do livro “Elementos de Química Inorgânica” 
autor: Prof: Aristênio Mendes