Introdução aos orbitais atômicos

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Química orgânica 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO AOS ORBITAIS ATÔMICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
 
Sumário 
Introdução .................................................................................................................................... 2 
 
Objetivos ....................................................................................................................................... 2 
 
1. Introdução aos orbitais atômicos ............................................................................................ 2 
1.1. Identificação do elétron ..................................................................................................... 2 
1.2. Distribuição eletrônica................................................................................................ 4 
1.3. Orbitais atômicos ........................................................................................................ 5 
1.4. Orbitais moleculares ................................................................................................... 6 
 
Exercícios ...................................................................................................................................... 7 
 
Gabarito ........................................................................................................................................ 8 
 
Resumo ......................................................................................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
Introdução 
Na apostila sobre ressonância falamos sobre a definição das estruturas de 
ressonância, a identificação da estrutura de ressonância mais estáveis e como essas 
estruturas podem contribuir para a formação do híbrido de ressonância. 
Nessa apostila falaremos sobre os orbitais atômicos, sobre a identificação dos 
elétrons com o uso de números quânticos, dando ênfase para o caráter energético e 
a distância que existe entre elétrons e núcleo. 
Faremos uma breve revisão sobre o diagrama de Linus Pauling que descreve a 
distribuição dos elétrons de um determinado átomo em ordem crescente de energia. 
Também aprenderemos sobre as orientações da regra de Hund para o 
preenchimento dos orbitais atômicos. Os tipos de orbitais atômicos e os formatos 
dos orbitais moleculares obtidos após a fusão dos orbitais atômicos também serão 
estudados. 
Objetivos 
• Realizar a identificação dos elétrons de maior energia e de valência; 
• Descrever a distribuição eletrônica; 
• Caracterizar os orbitais que participam das ligações. 
 
1. Introdução aos orbitais atômicos 
1.1. Identificação do elétron 
Como é realizada a identificação dos elétrons? 
A identificação dos elétrons é realizada por meio do conteúdo energético de 
cada elétron. São sete os níveis energéticos (K, L, M, N, O, P, Q), que correspondem 
aos números de 1 a 7, respectivamente. 
Cada nível energético comporta um número definido de subníveis que são 
identificados pelo número quântico secundário ou azimutal que é representado pela 
letra l, que assume os valores 0, 1, 2 e 3. O número quântico l normalmente é 
designado pelas letras s, p, d e f que representam a forma do orbital. Dessa forma, os 
valores 0, 1, 2 e 3 corresponde aos formatos s, p, d e f, respectivamente. Cada 
subnível comporta um determinado número específico de orbitais: o subnível s 
comporta um orbital, o p três orbitais, o d cinco orbitais e o f sete orbitais. 
Os orbitais são representados por quadrados e cada quadrado comporta dois 
elétrons com spins opostos. Os orbitais são representados pelo número quântico 
 
3 
 
magnético (m), em um dado subnível o orbital central é representado pelo número 
quântico magnético igual a zero (m=0) e os localizados a direita por m=+1, +3, +5, já 
os orbitais localizados a esquerda possuem as seguintes identificações, m=-1, -3, -5. 
A regra de Hund orienta o preenchimento dos orbitais, e diz que num mesmo 
subnível cada orbital deve receber um elétron, e só depois deve ser preenchido o 
segundo elétrons com orientação oposta do anterior (spins opostos). Como 
podemos visualizar o preenchimento dos orbitais a seguir (figura 01): 
01 
Preenchimentos dos orbitais segundo a regra de Hund 
 
FIQUE ATENTO! 
 
 
Cada orbital deve ser preenchido com elétrons de spins 
opostos. O spin negativo (s=-1/2) é representado no 
orbital com a seta pra cima, e o spin positivo (s=+1/2) 
com a seta pra baixo. 
 
 
4 
 
 
O elétron mais energético é aquele cuja soma do nível e do subnível 
energético for maior. O elétron mais afastado do núcleo será o que possui o maior 
número quântico principal. 
 
1.2. Distribuição eletrônica 
No diagrama de Linus Pauling, os níveis energéticos são organizados em 
ordem crescente e de acordo com o número total de elétron que cada um comporta, 
K, L, M, N, O, P comportam 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 elétrons, respectivamente. A (Tabela 
01) mostra como deve ser elaborado o diagrama de distribuição dos elétrons e a 
(Tabela 02) distribuição dos elétrons no diagrama de Linus Pauling. 
 
Distribuição de elétrons 
01 
Autora, 2019. 
 
Diagrama de Linus Pauling 
02 
Autora, 2019. 
 
s p d f
MAX.
ELETRONS
NIVEIS
1 K 1s 1p 1d f 2
2 L 2s 2p d f 8
3 M 3s 3p d f 18
4 N 4s 4p d f 32
5 O 5s 5p d f 32
6 P 6s 6p d f 18
7 Q 7s 7p d f 2
2 6 10 14
MAX. ELETRONS 
DOS SUBNÍVEIS
NÍVEIS
s p d f
MAX.
ELETRONS
NIVEIS
1 K 1s 2
2 L 2s 2p 8
3 M 3s 3p 3d 18
4 N 4s 4p 4d 4f 32
5 O 5s 5p 5d 5f 32
6 P 6s 6p 6d 18
7 Q 7s 2
2 6 10 14
MAX. ELETRONS 
DOS SUBNÍVEIS
NÍVEIS
 
5 
 
Considerando que o átomo de ferro possui número atômico igual a 26, 
teremos a seguinte distribuição eletrônica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6; o elétron mais 
energético estará localizado no nível 3 (M=3) e subnível 2 (d=2), esse elétrons possui 
a maior soma nível + subnível (M + d= 3+2=5), os elétrons mais energéticos serão os 
elétrons situados no nível 3 e subnível d. Os elétrons mais afastados do núcleo serão 
os situados no nível 4 e subnível s (4s2). 
 
1.3. Orbitais atômicos 
O orbital atômico representa o local onde existe maior possibilidade de 
encontrar o elétron. Como vimos anteriormente cada orbital assume um formato 
que é designado pelas letras s, p, d e f. Conforme detalhado a seguir: 
 O orbital s tem o formato de uma esfera (figura 02); 
a) O orbital p tem o formato de duas esferas achatadas ou dois lóbulos e um 
nódulo (figura 03); 
b) O orbital d possui dois formatos, quatro orbitais tem o formato de lóbulos e 
um orbital tem o formato de lóbulo envolvido por uma esfera (figura 04); 
c) O orbital f com formato de oito lóbulos e quatro nódulos (figuras 05). 
02 
Formato do orbital s 
 
03 
Formato dos orbitais p 
 
 
6 
 
04 
Formato dos orbitais d 
 
 
05 
Formato dos orbitais f 
 
1.4. Orbitais moleculares 
O formato do orbital molecular está relacionado com os orbitais disponíveis 
para ligação nos átomos. A seguir serão mostradas orbitais provenientes da 
formação dos compostos (figura 06A, 6B, 6C). 
 
1) Molécula de CO2: 2 orbitais sp 
 
06A 
 
 
 
 
 
7 
 
2) Molécula de SO3: 3 orbitais sp2 
06B 
 
 
3) Molécula de PCl5: orbitais dsp3 
06C 
Exercícios 
1. (AUTORA, 2019) Um elétron localiza-se na camada “4” e subnível “d” 
quando apresenta os seguintes valores de números quânticos: 
a) n =4 e l = 0. 
b) n =3 e l = 1. 
c) n =2 el =1. 
d) n =4 e l = 2. 
e) n =2 e l =2. 
 
2. (AUTORA, 2019) Um átomo possui as camadas K e L totalmente 
preenchidas. Quantos elétrons possui e qual o nome desse elemento? 
a) 10 elétrons, neônio. 
b) 7 elétrons, nitrogênio. 
c) 8 elétrons, oxigênio. 
d) 12 elétrons, magnésio. 
e) 9 elétrons, flúor. 
 
3. (AUTORA, 2019) Considere um determinado elemento químico cujo 
subnível mais energético é o 3d5. Seu número atômico e o grupo em que está 
localizado na Tabela Periódica são, respectivamente: 
 
8 
 
a) 26, 8B. 
b) 24, 6B. 
c) 23, 5B. 
d) 25, 7B. 
e) 22, 4B. 
Gabarito 
1. Resposta correta: alternativa d). n=4 (número quântico principal, 
corresponde ao número da camada) e l=2 (corresponde ao subnível d). 
 
2. Resposta correta: alternativa a). A camada K suporta 2 elétrons e a 
camada L 8 elétrons, totalizando 10 elétrons que representa o neônio. 
 
3. A resposta correta é a alternativa d). O elemento cujo subnível mais 
energético é o 3d5 é o manganês, possui 25 elétrons e pertence ao grupo 7B. 
Resumo 
Os números quânticos representam a identidade do elétron. Isso significa que 
no átomo, não existem dois elétrons com os quatro números quânticos iguais 
(principal, secundário, magnético e de spins). 
O diagrama de Linus Pauling permite a distribuição dos elétrons em ordem 
crescente de energia. Além de permitir a identificação dos elétrons de valência e dos 
elétrons mais energéticos. 
O orbital é a região próxima ao núcleo onde existe maior probabilidade de 
encontrarmos os elétrons. Os orbitais atômicos possuem diferentes formatos, 
designados pelas letras s, p, d e f. Os formatos dos orbitais moleculares estão 
diretamente relacionados com os formatos dos orbitais atômicos que participam 
das ligações. 
A regra de Hund orienta os preenchimentos dos orbitais sendo que em um 
mesmo subnível os orbitais devem receber um elétron de cada vez. Segundo Hund 
essa forma de preenchimento evita a repulsão entre os elétrons do mesmo orbital. 
 
 
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Referências bibliográficas 
FONSECA, M. R. M. Química (ensino médio), vol.1. São Paulo: Ática, 2013. 
 
Referências imagéticas 
Figura 01: WIKIMEDIA. Adaptação da referência: Disponível em: 
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?search=hund+and+orbitals&title=Special%3ASearch&profile=adv
anced&fulltext=1&advancedSearch-
current=%7B%7D&ns0=1&ns6=1&ns12=1&ns14=1&ns100=1&ns106=1#/media/File:Hund's_Rule.svg>. Acesso em 
18/06/2019 às 10h15min. 
Figura 02: WIKIMEDIA. 
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:S-orbitals#/media/File:AtomicOrbital_n1_l0.png. 
Acesso em 10/05/2019 às 11h30min. 
Figura 03: WIKIMEDIA. 
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:P- orbitals#/media/File:AtomicOrbital_n2_l1.png. 
Acesso em 10/05/2019 às 12h03min. 
Figura 04: WIKIMEDIA. 
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:D-orbitals#/media/File:AtomicOrbital_n3_l2.png. 
Acesso em 10/05/2019 às 12h23min. 
Figura 05: WIKIMEDIA. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:F-
orbitals#/media/File:F_orbital.png. Acesso em 10/05/2019 às 14h28min. 
Figuras 06A, 06B, 06C: WIKIMEDIA. Disponível em: 
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hybrid_Orbitals_and_Geometry.pdf. Acesso em: 10/05/2019 às 
15h24min. 
Tabela 01: Autora, 2019. 
Tabela 02: Autora, 2019.