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FRENTE: QUÍMICA PROFESSOR: IGOR TORRES ASSUNTO: DISTRIBUIÇÃO DE ELÉTRONS 023.209 – 148061/20 fariasbrito.com.br @fariasbrito canalfariasbrito@fariasbrito colegiofariasbrito NÚCLEO ALDEOTA (85) 3486.9000 NÚCLEO CENTRAL (85) 3464.7788 (85) 3064.2850 NÚCLEO SUL (85) 3260.6164 NÚCLEO EUSÉBIO (88) 3677.8000 NÚCLEO SOBRAL CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FUNDAMENTOS AULA 9 Introdução A distribuição eletrônica nos ajuda a entender a energia e a lozalização dos elétrons no átomo. Vamos estudar os níveis de energia que são as camadas eletrônicas, os subníveis e os orbitais. É impossível observar os elétrons e, por isso, o elétron é melhor caracterizado pela sua energia do que por sua posição, velocidade ou trajetória. Hoje, para entendermos um elétron energeticamente, utilizamos os números quânticos, que são 4 números que mostram a camada eletrônica(n), o subnível(l) , o orbital e o spin. Níveis de energia (camadas eletrônicas) Os níveis de energia, também conhecidos como camadas eletrônicas, são numerados de 1 a 7, na verdade existem infinitas camadas para um átomo, porém conhecidas e preenchidas, são 7 camadas. O átomo, então, é como se fosse uma cebola, constituído por camadas. À medida que nos afastamos do núcleo, a energia das camadas eletrônicas aumenta. Nível (n) Camada Nº máximo de elétrons 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 32 6 P 18 7 Q 8 A tabela mostra o número de elétrons que cabem em cada uma das camadas. Com a descoberta de novos elementos, teorizamos que nas camadas finais podem caber bem mais elétrons. O número de elétrons que cabem em cada nível de energia é dado por 2n2, onde n = camada eletrônica, porém isso é melhor observado até o 4º nível de energia para a tabela anterior. Os subníveis de energia A análise mais detalhada dos níveis de energia feita por Sommerfeld, mostrou que os níveis de energia, camadas eletrônicas, são formados por níveis mais finos de energia. Essas linhas finas foram chamadas de subníveis. Sommerfeld chegou a conclusão de que os elétrons fazia uma órbita circular e n-1 órbitas elípticas. Devido a essa conclusão de órbita planetária, o número quântico para o subnível também é chamado de momento angular. 2 023.209 – 148061/20 MÓDULO DE ESTUDO Os subníveis também são infinitos, assim como as camadas eletrônicas, porém para realizar a distribuição eletrônicas dos elementos catalogados e com utilidade na vida prática cotidiana, utilizaremos 4 subníveis, são eles: s (sharp), p (principal), d (difuse) e f (fundamental). A sequência de energia dos subníveis é: s < p < d < f. Em cada camada subnível, também cabe um número certo de elétrons como mostra a tabela a seguir. SUBNÍVEIS QUANTIDADE MÁXIMA DE ELÉTRONS s 2 p 6 d 10 f 14 Existe um certo número de orbitais, no nível 1 ou camada K, só existe 1 subnível, na camada 2, cabem 2 subníveis, na camada 3, só cabem 3 subníveis e assim por diante. Assim, podemos construir a seguinte tabela de distribuição de energia dos níveis e subníveis: As setas indicam a sequência crescente de energia. Como os subíveis comportam elétrons, então teremos o subnível s com até 2 elétrons, o subnível p com até 6 elétrons, o subnível d com até 10 elétrons e o subnível f com até 14 elétrons, finalizando a sequência, teremos a seguinte tabela de distribuição dos elétrons: NÍVEL CAMADA Nº MÁXIMO DE ELÉTRONS SUBNÍVEIS CONHECIDOS 1º K 2 1s2 2º L 8 2s2 e 2p6 3º M 18 3s2, 3p6 e 3d10 4º N 32 4s2, 4p6, 4d10 e 4f14 5º O 32 5s2, 5p6, 5d10 e 5f14 6º P 18 6s2, 6p6 e 6d10 7º Q 2 7s2 O diagrama de energia final é o Diagrama de Linus Pauling que é mostrado a seguir com uma sequência correta da distribuição dos elétrons segundo a energia dos níveis. Notação da distribuição eletrônica Primeiro, escrevemos na camada a sequência em ordem crescente de energia, preenchendo o Diagrama de Linus Pauling com o número de elétrons presentes no átomo, trabalharemos, inicialmente, com a distribuição dos elétrons em átomos no estado fundamental, ou seja, o número de elétrons igual ao número de prótons. Por exemplo: Neônio (Z = 10), significa dizer que ele tem 10 prótons, mas como é considerado neutro, ele também tem 10 elétrons, logo, teremos a seguinte distribuição: 1s2 2s2 2p6 . Verifique que a camada de valência é a camada L, que tem 8 elétrons. Uma observação a se fazer, é que nos subníveis não são obrigados a ter 2, 6, 10 e 14 elétrons, o subnível p, por exemplo, pode ter 1 até 6 elétrons, ou seja, podemos escrever 2p3 dependendo do átomo estudado, abaixo seguem alguns exemplos. Ex1 .: Enxofre (Z = 16): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4, observe que a última camada (camada de valência) é a camada M, que para o átomo de enxofre apresenta 6 elétrons na camada de valência. Ex2 .: Cálcio (Z = 20): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2, observe que a camada de valência é a N e que apresenta 2 elétrons. Ex3.: Ferro (Z = 26): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6, observe que o subnível d, da terceira camada, veio após o subnível s, da quarta camada, isso ocorre devido ao preenchimento de energia dos orbitais. Ex4 .: Gálio (Z = 31): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1. Observe que para adicionar 31 elétrons ao átomo de gálio, colocamos o subnível p com apenas 1 elétron, porém sua capacidade máxima é 6, se houver necessidade de adicionar mais elétrons a esse subnível. Distribuição eletrônica de íons Os íons são espécies de átomos que perderam elétrons e ficaram positivos (cátions) ou ganharam elétrons e ficaram negativos (ânions). Para fazer a distribuição, basta contar os elétrons e realizar a distribuição na sequência do Diagrama de Linus Pauling. 3 023.209 – 148061/20 MÓDULO DE ESTUDO Na+1 (Z = 11) o cátion sódio apresenta 10 elétrons, pois perdeu 1 elétron. Logo sua distribuição eletrônica é: 1s2 2s2 2p6. C�–1 (Z = 17) o ânion cloreto apresenta 18 elétrons, pois ganhou 1 elétron, logo sua distribuição será: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Fe3+ (Z = 26) o cátion férrico apresenta 23 elétrons, os elétrons devem ser retirados da camada de valência: Estado fundamental do átomo de ferro: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6; Cátion ferro após perder 3 elétrons: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5, observe que os elétrons perdidos sempre são os elétrons da camada de valência, que é a última camada. 01. (G1 – IFSul) O carbono (C) é um elemento químico de grande importância para os seres vivos, pois participa da composição química de todos os componentes orgânicos e de uma parcela dos compostos inorgânicos também. O carbono é vital em diversos processos associados à vida, como a respiração, onde o carbono presente em diversos compostos é transformado em dióxido de carbono. Dado: 6C (grupo 14) Em relação ao átomo do elemento químico carbono, no estado fundamental, é correto afirmar que apresenta A) quatro elétrons na camada de valência (última camada). B) comportamento químico semelhante ao do nitrogênio. C) elétrons apenas nos níveis eletrônicos K, L e M. D) comportamento metálico. 02. (Enem) Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização e afinidade eletrônica praticamente nula, considerou-se por muito tempo que os gases nobres não formariam compostos químicos. Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação entre o xenônio (camada de valência 5s25p6) e o hexafluoreto de platina e, desde então, mais compostos novos de gases nobres vêm sendo sintetizados. Tais compostos demonstram que não se pode aceitar acriticamente a regra do octeto, na qual se considera que, numa ligação química, os átomos tendem a adquirir estabilidade assumindo a configuração eletrônica de gás nobre. Dentre os compostos conhecidos, um dos mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois átomos do halogênio flúor (camada de valência2s22p5) se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para ficarem com oito elétrons de valência. Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de xenônio citado, quantos elétrons na camada de valência haverá no átomo do gás nobre? A) 6 D) 12 B) 8 E) 14 C) 10 03. (G1 – IFCE) O ferro (26Fe) é um dos elementos mais abundantes no universo e tem sido historicamente importante, visto que pode ser utilizado para a produção de aço, de ligas metálicas, como elemento estrutural de pontes e edifícios e uma infinidade de outras aplicações. O átomo de ferro, ao ser energizado, pode formar dois cátions com números diferentes de elétrons: o ferroso e o férrico. A respeito do ferro e das suas formas iônicas, é correto afirmar que o cátion A) férrico tem a distribuição eletrônica 2 2 6 2 6 51s 2s 2p 3s 3p 3d B) férrico tem a distribuição eletrônica 2 2 6 2 6 2 31s 2s 2p 3s 3p 4s 3d C) ferroso tem a distribuição eletrônica 2 2 6 2 6 2 41s 2s 2p 3s 3p 4s 3d D) férrico tem menos prótons que o átomo de ferro. E) ferroso tem menos elétrons na sua eletrosfera que o cátion férrico. 04. (G1 – IFCE) O metal de transição ferro Fe (Z = 26) pode formar duas espécies catiônicas, o íon ferroso Fe2+ e o íon férrico Fe3+. Apresenta as configurações eletrônicas corretas para as duas espécies catiônicas do elemento ferro o item A) + + 2 2 2 6 2 6 2 6 3 2 2 6 2 6 5 Fe 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d B) + + 2 2 2 6 2 6 6 3 2 2 6 2 6 2 6 Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d Fe 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d C) + + 2 2 2 6 2 6 6 3 2 2 6 2 6 5 Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d D) + + 2 2 2 6 2 6 2 8 3 2 2 6 2 6 2 9 Fe 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d Fe 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d E) + + 2 2 2 6 2 6 8 3 2 2 6 2 6 7 Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d 05. (G1 – IFCE) O cálcio é um metal de baixa dureza, maleável, dúctil, bastante reativo em contato com o oxigênio. Sobre o elemento químico cálcio (Z = 20), é incorreto afirmar que: A) Há 8 elétrons em sua camada de valência. B) Para o átomo em seu estado fundamental, seus elétrons estão distribuídos em 4 camadas. C) Se há 20 nêutrons no núcleo desse átomo, seu número de massa é igual a 40. D) O cálcio é um metal alcalinoterroso. E) A distribuição dos elétrons do cátion 20Ca é: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. 4 023.209 – 148061/20 MÓDULO DE ESTUDO 06. (EsPCEx (Aman)) Quando um átomo, ou um grupo de átomos, perde a neutralidade elétrica, passa a ser denominado de íon. Sendo assim, o íon é formado quando o átomo (ou grupo de átomos) ganha ou perde elétrons. Logicamente, esse fato interfere na distribuição eletrônica da espécie química. Todavia, várias espécies químicas podem possuir a mesma distribuição eletrônica. Considere as espécies químicas listadas na tabela a seguir: I II III IV V VI +2 20Ca −216S −19F −�117C +238Sr +324Cr A distribuição eletrônica 2 2 6 2 61s , 2s , 2p , 3s , 3p (segundo o Diagrama de Linus Pauling) pode corresponder, apenas, à distribuição eletrônica das espécies A) I, II, III e VI. B) II, III, IV e V. C) III, IV e V. D) I, II e IV. E) I, V e VI. 07. (G1 – IFSul) O elemento X é o metal mais abundante da crosta terrestre. À temperatura ambiente, é sólido e classificado como representativo e seu subnível mais energético é 3p1. Sua leveza, condutividade elétrica e resistência à corrosão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações. Dados: = = = =�C (Z 12); A (Z 13); Na (Z 23); Fe (Z 26). Esse elemento é o A) A�. B) C. C) Fe. D) Na. 08. (G1 – IFSul) Devido aos efeitos ao meio ambiente e à saúde, países do mundo inteiro vem desenvolvendo ações com o intuito de minimizar os riscos oriundos da utilização de mercúrio (Hg). A distribuição eletrônica para o mercúrio elementar é A) 14 6[Rn] 5f 6d . B) 10 4[Ar] 3d 4p . C) 10 6[Kr] 4d 5p . D) 2 14 10[Xe] 6s 4f 5d . 09. (UFPR) As propriedades das substâncias químicas podem ser previstas a partir das configurações eletrônicas dos seus elementos. De posse do número atômico, pode-se fazer a distribuição eletrônica e localizar a posição de um elemento na Tabela Periódica, ou mesmo prever as configurações dos seus íons. Sendo o cálcio pertencente ao grupo dos alcalinoterrosos e, possuindo número atômico Z = 20, a configuração eletrônica do seu cátion bivalente é: A) 2 2 6 21s 2 s 2 p 3 s B) 2 2 6 2 61s 2 s 2 p 3 s 3 p C) 2 2 6 2 6 21s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s D) 2 2 6 2 6 2 21 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d E) 2 2 6 2 6 2 21s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 4 p 10. (Unioeste) Um átomo possui configuração eletrônica, cujo orbital mais energético é o 3.d. Esse orbital se encontra semipreenchido. A respeito da configuração eletrônica desse átomo, é correto afirmar: A) A distribuição eletrônica da camada de valência é 2s2 e 2p6. B) Todos os elétrons presentes nesse átomo possuem spin eletrônico emparelhado, em sua configuração de menor energia. C) Apenas um elétron presente nesse átomo possui spin eletrônico desemparelhado, em sua configuração de menor energia. D) Esse átomo possui 25 elétrons, sendo 20 com spins emparelhados e 5 com spins desemparelhados. E) A promoção de um elétron do orbital 3 p para um orbital de maior energia leva a configuração eletrônica 3 p4 4 s1. GABARITO 01 02 03 04 05 A C A C A 06 07 08 09 10 D A D B D Resoluções 01. Basta fazer a distribuição eletrônica e encontrará o número de elétrons na última camada. Resposta: A 02. Um gás nobre sempre apresenta 8 elétrons na última camada. Resposta: C 03. Basta retirar os elétrons da camada de valência. Resposta: A 04. Distribuição eletrônica dos íons quando perdem 2 e 3 elétrons no átomo de ferro. Resposta: C 5 023.209 – 148061/20 MÓDULO DE ESTUDO 05. O cálcio apresenta apenas 2 elétrons na sua camada de valência. Resposta: A 06. Basta contar os átomos que apresentam 18 elétrons. Resposta: D 07. Basta fazer a distribuição eletrônica do alumínio. Resposta: A 08. Basta saber quantos elétrons cada gás nobre apresenta, a representação do gás nobre à frente da distribuição é um atalho para não reproduzir todos os elétrons. Resposta: D 09. Cátion bivalente significa que perdeu 2 elétrons. Resposta: B 10. Spins emparelhados são 2 elétrons no mesmo orbital e desemparelhados quando o orbital apresenta apenas 1 elétron, um orbital comporta no máximo 2 elétrons e cada subnível tem um número de orbital igual ao número de valor da camada elevado ao quadrado. Resposta: D SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: IGOR TORRES DIGITADOR(A): VICENTINA – REVISOR(A): Katiary
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