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1. Evolução dos modelos atômicos1. Evolução dos modelos atômicos
1.1 Precedentes dos modelos atômicos1.1 Precedentes dos modelos atômicos
A discussão sobre a divisibilidade da matéria tem sua srcem naA discussão sobre a divisibilidade da matéria tem sua srcem na
Grécia (480 – 430 a.C.). Os filósofos gregos Grécia (480 – 430 a.C.). Os filósofos gregos dessa época discutiam se adessa época discutiam se a
matéria seria realmente compacta (estrutura contínua) ou se matéria seria realmente compacta (estrutura contínua) ou se seria formadaseria formada
por partículas independentes e distintas chamadas de átomos (estruturapor partículas independentes e distintas chamadas de átomos (estrutura
descontínua). A motivação dos filósofos era buscar uma resposta para adescontínua). A motivação dos filósofos era buscar uma resposta para a
seguinte questão: “seguinte questão: “Um pedaço de matéria pode ser dividido em pedaçoscada vez menores para sempre, ou há um limite para o número de vezes
que esse pedaço de matéria pode ser dividido?””
Por volta de 460 a.C., um filósofo grego chamado DemócritoPor volta de 460 a.C., um filósofo grego chamado Demócrito
desenvolveu a primeira ideia sobre o átomo. A conclusão dele foi quedesenvolveu a primeira ideia sobre o átomo. A conclusão dele foi que
a matéria não poderia ser dividida em partes menores e menores paraa matéria não poderia ser dividida em partes menores e menores para
sempre, pois eventualmensempre, pois eventualmente a menor parte a menor par te possível seria obtida. A unidadete possível seria obtida. A unidade
fundamental da matéria (menor parte) seria indivisível e por isso recebeufundamental da matéria (menor parte) seria indivisível e por isso recebeu
o nome de “átomo”, que do grego significa “não pode ser cortado”.o nome de “átomo”, que do grego significa “não pode ser cortado”.
Demócrito fez uma analogia interessante entre a matéria e uma praia, Demócrito fez uma analogia interessante entre a matéria e uma praia, poispois
assim como a praia, a matéria de longe parece ser contínua, mas quandoassim como a praia, a matéria de longe parece ser contínua, mas quando
se chega perto o suficiente pode-se observar parse chega perto o suficiente pode-se observar par tículas fundamentais quetículas fundamentais que
as constituem; no caso da praia os grãos de areia e no caso da matériaas constituem; no caso da praia os grãos de areia e no caso da matéria
os átomos. Ainda segundo Demócrito, a forma dos átomos determinavaos átomos. Ainda segundo Demócrito, a forma dos átomos determinava
as características da matéria por eles constituída.as características da matéria por eles constituída.
Aristóteles, que foi um dos principais filósofos gregos do século IVAristóteles, que foi um dos principais filósofos gregos do século IV
a.C., discordou fortemente da ideia do “átomo” proposta por Demócrito.a.C., discordou fortemente da ideia do “átomo” proposta por Demócrito.
Ele enfatizava que a natureza Ele enfatizava que a natureza era composta por quatro elementos básicosera composta por quatro elementos básicos
(ar, terra, fogo e água) portadores de propriedades fundamentais que(ar, terra, fogo e água) portadores de propriedades fundamentais que
caracterizavam qualquer substância. Logo, Aristóteles não acreditava caracterizavam qualquer substância. Logo, Aristóteles não acreditava ememátomos descontínuos, mas sim átomos descontínuos, mas sim em uma matéria contínua.em uma matéria contínua.
Representação dos quatro elementos fundamentais defendidos porRepresentação dos quatro elementos fundamentais defendidos por
AristótelesAristóteles
A oposição de Aristóteles à ideia do “átomo” implicou uma rejeiçãoA oposição de Aristóteles à ideia do “átomo” implicou uma rejeição
muito grande dessa ideia entres os outros pensadores, pois ele era o maismuito grande dessa ideia entres os outros pensadores, pois ele era o mais
importante e respeitado filósofo da época. Devido a essa situação, porimportante e respeitado filósofo da época. Devido a essa situação, por
aproximadamente 2.000 anos ninguém deu prosseguimento às exploraçaproximadamente 2.000 anos ninguém deu prosseguimento às exploraçõesões
que os gregos começaram em relação à natureza da matéria.que os gregos começaram em relação à natureza da matéria.
É importante ressaltar que os filósofos gregos não eram cientistas eÉ importante ressaltar que os filósofos gregos não eram cientistas e
por isso não tentavam provar suas ideias com experimentos e fatos. Parapor isso não tentavam provar suas ideias com experimentos e fatos. Para
eles, o raciocínio humano era superior eles, o raciocínio humano era superior à experimentação.à experimentação.
Apenas no século XVII d.C., Boyle defendeu a existência dos átomosApenas no século XVII d.C., Boyle defendeu a existência dos átomos
baseando-se em razões experimentais. Ele observou que os volumes dosbaseando-se em razões experimentais. Ele observou que os volumes dos
gases diminuíam com a pressão a que estavam sujeitos e, então, supôsgases diminuíam com a pressão a que estavam sujeitos e, então, supôs
que a pressão era resultado do choque dos átomos contra as paredes doque a pressão era resultado do choque dos átomos contra as paredes do
recinto que continha o gás.recinto que continha o gás.
1.2 O modelo de Dalton: modelo da 1.2 O modelo de Dalton: modelo da Bola deBola de
bilharbilhar
Nos anos de 1800 o cientista inglês John Dalton desenvolveu váriosNos anos de 1800 o cientista inglês John Dalton desenvolveu vários
experimentos com diversas substâncias que convergiram para a ideia daexperimentos com diversas substâncias que convergiram para a ideia da
existência de uma partícula elementar e fundamental, outrora chamadaexistência de uma partícula elementar e fundamental, outrora chamada
de “átomo” por Demócrito.de “átomo” por Demócrito.
Em seu modelo, Dalton considerou os seguintes aspectos:Em seu modelo, Dalton considerou os seguintes aspectos:
• • TToda oda matéria matéria é é constituída constituída por por átomos;átomos;
• • Os Os átomos são átomos são esferas maciças, esferas maciças, indivisíveis e indivisíveis e indestrutíveis comindestrutíveis com
dimensões muito pequenas (algo semelhante a uma “bola de bilhar”);dimensões muito pequenas (algo semelhante a uma “bola de bilhar”);
• • TTodos os odos os átomos de átomos de um certo elemento um certo elemento químico são químico são idênticos emidênticos em
massa e propriedades;massa e propriedades;
• • Os compostos Os compostos químicos são químicos são formados pela formados pela combinação combinação de dois de dois ouou
mais átomos;mais átomos;
• • Uma Uma reação química reação química é em é em essência um essência um rearranjo de rearranjo de átomos;átomos;
Átomos deÁtomos de
hidrogêniohidrogênio
Átomos deÁtomos de
nitrogênionitrogênio
Átomos de urânioÁtomos de urânio
Representação dos átomos segundo DaltonRepresentação dos átomos segundo Dalton
O modelo de Dalton trouxe de volta o interesse dos cientistas pela buscaO modelo de Dalton trouxe de volta o interesse dos cientistas pela busca
por respostas referentes à constituição da matéria. Embora esse modelo jápor respostas referentes à constituição da matéria. Embora esse modelo já
conseguisse explicar simplificadamente como as transformações químicasconseguisse explicar simplificadamente como as transformações químicas
(reações) aconteci(reações) aconteciam, ele ainda não conseguia justificar por que os átomosam, ele ainda não conseguia justificar por que os átomos
se ligavam uns aos outros e por que rearranjos podiam acontecer. Alémse ligavam uns aos outros e por que rearranjos podiam acontecer. Além
disso, o modelo proposto por Dalton não conseguia explicar fenômenosdisso, o modelo proposto por Dalton não conseguia explicar fenômenos
como a eletricidade e os ímãs.como a eletricidade e os ímãs.
A parA par tir de então, muitos cientistas desenvolveram outros modelos natir de então, muitos cientistas desenvolveram outros modelos na
 tentativa de responder a essas questõesainda em aber tentativa de responder a essas questões ainda em aber to.to.
1.3 O modelo de Thomson: modelo do1.3 O modelo de Thomson: modelo do
pudim de passaspudim de passas
No final do século XIX, o No final do século XIX, o químico inglês J.J. Thomson (1856-1940) realizouquímico inglês J.J. Thomson (1856-1940) realizou
uma série de uma série de experiências com descargas elétricas em gases rarefeitos utilizandoexperiências com descargas elétricas em gases rarefeitos utilizando
uma ampola de Crookes. Thomson observou que quando a voltagem erauma ampola de Crookes. Thomson observou que quando a voltagem era
suficientemente elevada, ocorria a formação de emissões, que foram chamadassuficientemente elevada, ocorria a formação de emissões, que foram chamadas
de raios catódicos. A fim de estudar a natureza elétrica dos raios catódicos,de raios catódicos. A fim de estudar a natureza elétrica dos raios catódicos,
Thomson aplicou um campo elétrico transversal à ampola e pôde Thomson aplicou um campo elétrico transversal à ampola e pôde perceber queperceber que
essas emissões se desviavam em direção ao polo positivo do campo, sendo,essas emissões se desviavam em direção ao polo positivo do campo, sendo,
portanto, de natureza negativa. Independentemente do gás utilizado no interiorportanto, de natureza negativa. Independentemente do gás utilizado no interior
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Química IQuímica I
AASSUNTOSSUNTO 11Estrutura atômicaEstrutura atômica
 
da ampola, as emissões catódicas sempre apareciam e sempre apresentavamda ampola, as emissões catódicas sempre apareciam e sempre apresentavam
natureza negativa. Essas experiências culminaram com a descoberta natureza negativa. Essas experiências culminaram com a descoberta do elétrondo elétron
e com a determinação da razão e com a determinação da razão carga/massa do elétron em 1897 por Thomson.carga/massa do elétron em 1897 por Thomson.
Representação esquemática simples de uma Ampola de CrookersRepresentação esquemática simples de uma Ampola de Crookers
Desvio dos raios catódicos em direção ao polo positivo do campoDesvio dos raios catódicos em direção ao polo positivo do campo
elétrico.elétrico.
O modelo de Thomson refuta a O modelo de Thomson refuta a teoria de Dalton do átomo teoria de Dalton do átomo indivisível,indivisível,
pois o elétron seria pois o elétron seria uma partícula uma partícula subatômisubatômica, ou seja, menor que ca, ou seja, menor que o átomo.o átomo.O novo modelo proposto por Thomson considerava a O novo modelo proposto por Thomson considerava a matéria como sendomatéria como sendo
constituída por átomos, os quais por sua vez eram formados por partículasconstituída por átomos, os quais por sua vez eram formados por partículas
carregadas negativamente (elétrons) incorporadas em uma nuvem positiva.carregadas negativamente (elétrons) incorporadas em uma nuvem positiva.
Os elétrons e a nuvem positiva neutralizavam-se mutualmente de tal sorteOs elétrons e a nuvem positiva neutralizavam-se mutualmente de tal sorte
que a carga total dos átomos continuava neutra. A ideia da neutralidadeque a carga total dos átomos continuava neutra. A ideia da neutralidade
dos átomos era unânime entre os cientistas.dos átomos era unânime entre os cientistas.
O átomo segundo J.J. ThomsonO átomo segundo J.J. Thomson
É extremamente interessante a analogia entre o modelo atômico deÉ extremamente interessante a analogia entre o modelo atômico de
Thomson e um “pudim de passas”, na qual a massa do pudim representaThomson e um “pudim de passas”, na qual a massa do pudim representa
a nuvem positiva do átomo e as a nuvem positiva do átomo e as passas representam os elétrons. Este foipassas representam os elétrons. Este foi
o primeiro modelo a propor a existência de partículas subatômicas e foio primeiro modelo a propor a existência de partículas subatômicas e foi
considerado absolutamente correto por aproximadamente duas décadas,considerado absolutamente correto por aproximadamente duas décadas,
pois, em 1911, outro cientista que trabalhou no mesmo laboratório quepois, em 1911, outro cientista que trabalhou no mesmo laboratório que
Thomson trouxe novas ideias à tona.Thomson trouxe novas ideias à tona.
1.4 O modelo de Rutherford: 1.4 O modelo de Rutherford: modelomodelo
sistema planetáriosistema planetário
Ernest Rutherford foi um importante cientista neozelandês queErnest Rutherford foi um importante cientista neozelandês que
nasceu em 1871 e dedicou-se a estudos e experimentos químicos emnasceu em 1871 e dedicou-se a estudos e experimentos químicos em
um laboratório inglês durante toda sua um laboratório inglês durante toda sua vida. O objeto de estudo inicial devida. O objeto de estudo inicial de
Rutherford era a radioatividade e por isso ele usou a emissão radioativaRutherford era a radioatividade e por isso ele usou a emissão radioativa
positiva, partículas alfa, para investigar a estrutura atômica.positiva, partículas alfa, para investigar a estrutura atômica.
A principal e mais conclusiva experiência de RutherA principal e mais conclusiva experiência de Ruther ford consistiu emford consistiu em
envolver uma amostra de poenvolver uma amostra de polônio, que é um alfa emissor, com uma camadalônio, que é um alfa emissor, com uma camada
de chumbo, que absorve partículas alfa, de tal maneira que ele conseguissede chumbo, que absorve partículas alfa, de tal maneira que ele conseguisse
produzir um feixe de partículas positivas em umproduzir um feixe de partículas positivas em uma única direção. a única direção. RutherfordRutherford
disparou esse feixe na direção de uma folha extremamente fina de ourodisparou esse feixe na direção de uma folha extremamente fina de ouro
com o objetivo de observar o que aconteceria quando partículas positivascom o objetivo de observar o que aconteceria quando partículas positivas
 tentassem tentassem passar popassar por entre r entre os átoos átomos. mos. Para Para conseguir conseguir identificar identificar o deo destinostino
final das partículas alfa, ele envolveu todo esse aparato com um papelfinal das partículas alfa, ele envolveu todo esse aparato com um papel
sensível que realçava os impactos dessas partículas.sensível que realçava os impactos dessas partículas.
fonte defonte de
partículas alphapartículas alpha
blindagemblindagem
de chumbode chumbo
Partículas alphaPartículas alpha
detector dedetector de
partículaspartículas
folhafolha
de ourode ouro
 
núcleo do átomonúcleo do átomopartículas alphapartículas alpha
átomos de ouroátomos de ouro
Representação da experiência de Rutherford e dos desvios dasRepresentação da experiência de Rutherford e dos desvios das
partículas alfa ao passarem pela placa de ouropartículas alfa ao passarem pela placa de ouro
Caso o modelo de Thompson estivesse mesmo correto, o feixe positivoCaso o modelo de Thompson estivesse mesmo correto, o feixe positivo
 teria extrema dificuldade teria extrema dificuldade em passar pela em passar pela “nuvem positiva” “nuvem positiva” dos átomos dos átomos dede
ouro e seriam observadas marcações no papel sensível característicasouro e seriam observadas marcações no papel sensível características
das reflexões de quase todas as partículas alfa. Entretanto, Rutherforddas reflexões de quase todas as partículas alfa. Entretanto, Rutherford
observou que, na realidade, a grande maioria das partículas passavamobservou que, na realidade, a grande maioria das partículas passavam
por entre a placa de ouro sem sofrer nenhuma deflexão e pouquíssimaspor entre a placa de ouro sem sofrer nenhuma deflexão e pouquíssimas
foram refletidas ou desviadas em diferentes foram refletidas ou desviadas em diferentes ângulos.ângulos.
Com base nessas informações, Rutherford formulou um modeloCom base nessas informações, Rutherford formulou um modelo
atômico cujos principais pontos são:atômico cujos principais pontos são:
• • A mA maior parte do átomo aior parte do átomo é vazia, é vazia, pois a pois a maioria das maioria das parpartículas alfatículas alfa
passousem nenhum tipo de desvio;passou sem nenhum tipo de desvio;
• • Partículas carregadas Partículas carregadas positivamente positivamente estão estão localizadas localizadas em em uma uma regiãoregião
muito pequena e densa no centro do átomo, denominada núcleo. Essamuito pequena e densa no centro do átomo, denominada núcleo. Essa
conclusão foi possível devido ao número muito pequeno de partículasconclusão foi possível devido ao número muito pequeno de partículas
alfa que sofreram grandes deflexões, ou seja, pouquíssimas paralfa que sofreram grandes deflexões, ou seja, pouquíssimas par tículastículas
encontraram concentrações positivas.encontraram concentrações positivas.
• • Os elétronOs elétrons giram s giram em torno em torno do núcleo do núcleo em difereem diferentes órbitas ntes órbitas circulares,circulares,
pois algumas partículas ppois algumas partículas positivas sofreram pequenos desvios devidoositivas sofreram pequenos desvios devido
à atração de elétrons.à atração de elétrons.
Química I – Assunto 1Química I – Assunto 1
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O átomo segundo RutherfordO átomo segundo Rutherford
De acordo com o modelo de Rutherford, o átomo é divido em duasDe acordo com o modelo de Rutherford, o átomo é divido em duas
regiões distintas, o núcleo, que é carregado regiões distintas, o núcleo, que é carregado positivamente, concentra a maiorpositivamente, concentra a maior
parparte da massa e tem tamanho muito menor que o átomo e a eletrosfera, quete da massa e tem tamanho muito menor que o átomo e a eletrosfera, que
é carregada negativamente, apresenta grandes vazios e tem um tamanhoé carregada negativamente, apresenta grandes vazios e tem um tamanho
próximo ao do átomo. É importante ressaltar que a neutralidade atômicapróximo ao do átomo. É importante ressaltar que a neutralidade atômica
continua sendo considerada, ou seja, a carga positiva total do núcleo écontinua sendo considerada, ou seja, a carga positiva total do núcleo é
exatamente igual à carga negativa total da eletrosfera. Rutherford focexatamente igual à carga negativa total da eletrosfera. Rutherford focou seusou seus
estudos no núcleo e nomeou as parestudos no núcleo e nomeou as partículas positivas lá existentes de prótons.tículas positivas lá existentes de prótons.
Mais tarde, em 1932, um cientista Mais tarde, em 1932, um cientista inglês chamado James Chadwickinglês chamado James Chadwick
 também dedicou também dedicou seus estudos seus estudos à à região região positiva dpositiva do átomo. o átomo. O O fato fato de de oo
núcleo conter vários prótons extremamente próximos uns dos outrosnúcleo conter vários prótons extremamente próximos uns dos outros
levaria a uma repulsão muito grande e consequentemente a uma enormelevaria a uma repulsão muito grande e consequentemente a uma enorme
instabilidade. Então, a fim de explicar a estabilidade nuclear, Chadwickinstabilidade. Então, a fim de explicar a estabilidade nuclear, Chadwick
propôs a existência de partículas neutras que isolam os prótons e evitampropôs a existência de partículas neutras que isolam os prótons e evitam
as tais forças de repulsão. Essas partículas foram denominadas nêutrons.as tais forças de repulsão. Essas partículas foram denominadas nêutrons.
Em 1909, Rutherford prEm 1909, Rutherford propôs uma analogia entre o seu modelo atômicoopôs uma analogia entre o seu modelo atômico
e o sistema planetário, pois assim como os planetas orbitam em torno de o sistema planetário, pois assim como os planetas orbitam em torno doo
sol, os elétrons orbitam em torno dsol, os elétrons orbitam em torno de um núcleo denso e positivo.e um núcleo denso e positivo.
O modelo do “sistema planetário” apresenta dois problemasO modelo do “sistema planetário” apresenta dois problemasfundamentais que não foram justificados por fundamentais que não foram justificados por Rutherford. Primeiramente, aRutherford. Primeiramente, a
 teoria teoria física física clássica clássica prevê prevê que que toda toda carga carga elétrica elétrica em em movimemovimento nto aceleradoacelerado
deve emitir energia e por isso, estando os elétrons acelerados em tornodeve emitir energia e por isso, estando os elétrons acelerados em torno
do núcleo, eles deveriam ter suas energias diminuídas continuamente edo núcleo, eles deveriam ter suas energias diminuídas continuamente e
mais cedo ou mais tarde se chocariam com o núcleo, levando ao colapsomais cedo ou mais tarde se chocariam com o núcleo, levando ao colapso
da matéria. Além disso, os experimentos de diversos cientistas da épocada matéria. Além disso, os experimentos de diversos cientistas da época
mostravam emissões discretas de energia por qualquer tipo de átomo,mostravam emissões discretas de energia por qualquer tipo de átomo,
enquanto o modelo de Rutherford previa emissões contínuas.enquanto o modelo de Rutherford previa emissões contínuas.
1.5 O modelo de Rutherford – 1.5 O modelo de Rutherford – BohrBohr
Niels Bohr foi um físico dinamarquês do início do século XX queNiels Bohr foi um físico dinamarquês do início do século XX que
 também se dedicou ao também se dedicou ao estudo da estrestudo da estrutura atômica. O utura atômica. O principal objetivoprincipal objetivo
dos estudos de Bohr era tentar explicar os paradoxos entre o modelodos estudos de Bohr era tentar explicar os paradoxos entre o modelo
atômico de Rutherford e os conceitos da física clássica.atômico de Rutherford e os conceitos da física clássica.
O modelo atômico de Bohr foi desenvolvido a parO modelo atômico de Bohr foi desenvolvido a partir de dois postulados:tir de dois postulados:
• • Postulados Postulados dos níveis dos níveis de energia: de energia: Os elétrons Os elétrons só podem só podem orbitar aoorbitar ao
redor do núcleo em órbitas circulares de raios pré-definidos. A cadaredor do núcleo em órbitas circulares de raios pré-definidos. A cada
raio desses há uma energia rraio desses há uma energia relacionada, ou seja, em um determinadoelacionada, ou seja, em um determinado
átomo, os elétrons só podem ter certos valores de energia. Essasátomo, os elétrons só podem ter certos valores de energia. Essasórbitas (raios) pré-estabelecidas são estacionárias e denominadasórbitas (raios) pré-estabelecidas são estacionárias e denominadas
camadas ou níveis de energia. As órbitas são estacionárias, pois cadacamadas ou níveis de energia. As órbitas são estacionárias, pois cada
uma delas apresenta uma energia bem definida, ou seja, enquanto osuma delas apresenta uma energia bem definida, ou seja, enquanto os
elétrons se movimentam dentro de uma determinada camada, não háelétrons se movimentam dentro de uma determinada camada, não há
absorção nem emissão de energia.absorção nem emissão de energia.
• • Postulado Postulado das transições das transições entre os entre os níveis de níveis de energia: Os energia: Os elétrons deelétrons de
um átomo só podem alterar suas energias pum átomo só podem alterar suas energias passando de um nível paraassando de um nível para
outro. Essa passagem é denominada salto outro. Essa passagem é denominada salto quântico.quântico.
Segundo o modelo de Bohr, os níveis de menor raio apresentamSegundo o modelo de Bohr, os níveis de menor raio apresentam
menor energia e os de menor energia e os de maior raio apresentam maior energia. Sendo assim,maior raio apresentam maior energia. Sendo assim,
quando um elétron ganha energia, ele dá um salto quântico progressivo,quando um elétron ganha energia, ele dá um salto quântico progressivo,
passando de um nível mais interno para um mais externo, e quando umpassando de um nível mais interno para um mais externo, e quando um
elétron emite energia, ele dá um salto quântico regressivo, passando deelétron emite energia, ele dá um salto quântico regressivo, passando de
um nível mais externo para um mais interno. Além disso, nesse modelo aum nível mais externo para um mais interno. Além disso, nesse modelo a
energia é emitida ou absorvida de forma energia é emitida ou absorvida de forma quantizada em pequenos “pacotesquantizadaem pequenos “pacotes
energéticos” conhecidos como “fótons”.energéticos” conhecidos como “fótons”.
O átomo segundo Bohr O átomo segundo Bohr 
Figura 10Figura 10
Representação dos saltos quânticosRepresentação dos saltos quânticos
É importante ressaltar que os átomos de cada elemento químicoÉ importante ressaltar que os átomos de cada elemento químico
apresentam um único conjunto de possíveis energias que é denominadoapresentam um único conjunto de possíveis energias que é denominado
espectro. espectro. Esses espectros funcionam como a identidade dos eleEsses espectros funcionam como a identidade dos elementos ementos e
os estudos sobre eles resultaram em importantes avanços para a ciência,os estudos sobre eles resultaram em importantes avanços para a ciência,
como a descoberta dos elementos césio e rubídio e a identificação doscomo a descoberta dos elementos césio e rubídio e a identificação dos
principais elementos constituintes da atmosfera do Sol (hidrogênio e hélio).principais elementos constituintes da atmosfera do Sol (hidrogênio e hélio).
Os estudos de Bohr foram prioritariamente focados no átomo de Os estudos de Bohr foram prioritariamente focados no átomo de hidrogêniohidrogênio
(H). Esse átomo é o mais simples, pois apresenta apenas um único elétron.(H). Esse átomo é o mais simples, pois apresenta apenas um único elétron.
O modelo proposto por Bohr começou a falhar quando O modelo proposto por Bohr começou a falhar quando os cientistas tentaramos cientistas tentaram
expandi-lo para átomos mais complexos (com vários elétrons). Diante dessasexpandi-lo para átomos mais complexos (com vários elétrons). Diante dessas
limitações, a busca por um modelo ideal estava longe do fim.limitações, a busca por um modelo ideal estava longe do fim.
1.6 O modelo de Sommerfeld1.6 O modelo de Sommerfeld
O físico alemão Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld, em 1915,O físico alemão Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld, em 1915,
estudando os espectros de emissão de átomos mais complexos que oestudando os espectros de emissão de átomos mais complexos que o
hidrogênio, concluiu que em cada camada eletrônica havia além da hidrogênio, concluiu que em cada camada eletrônica havia além da órbitaórbita
circular sugerida por Borh, outras órbitas elípticas com diferentes formas.circular sugerida por Borh, outras órbitas elípticas com diferentes formas.
Estrutura atômica
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Essas órbitas elípticas foram então chamadas de subníveis de energia ouEssas órbitas elípticas foram então chamadas de subníveis de energia ou
subcamadas.subcamadas.
O átomo segundo Sommerfeld.O átomo segundo Sommerfeld.
Sommerfeld complementou o que Bohr não conseguia explicarSommerfeld complementou o que Bohr não conseguia explicar
satisfatoriamente para átomos diferentes do hidrogênio e por isso o seusatisfatoriamente para átomos diferentes do hidrogênio e por isso o seu
modelo ficou conhecido como Bohr-Sommerfeld. É importante ressaltarmodelo ficou conhecido como Bohr-Sommerfeld. É importante ressaltar
que partir dque partir de então, a energia do elétron passa a ser determinada pelo raioe então, a energia do elétron passa a ser determinada pelo raio
e pelo tipo de órbita que ele descreve.e pelo tipo de órbita que ele descreve.
1.7 Modelo atômico atual1.7 Modelo atômico atual
Durante todo o decorrer Durante todo o decorrer dos séculos XVIII e XIX, os cientistas tentaramdos séculos XVIII e XIX, os cientistas tentaram
desenvolver um modelo atômico baseado nos fundamentos da físicadesenvolver um modelo atômico baseado nos fundamentos da física
clássica e que conseguisse justificar todos os fenômenos observadosclássica e que conseguisse justificar todos os fenômenos observados
na natureza. na natureza. Nenhum deles, Nenhum deles, entretanto, conseguiu atingir entretanto, conseguiu atingir esse objetivoesse objetivo
por completo, pois sempre havia um ou outro fenômeno não previsto.por completo, pois sempre havia um ou outro fenômeno não previsto.
Foi Niels Bohr quem mais se aproximou do sucesso, uma vez que foi oFoi Niels Bohr quem mais se aproximou do sucesso, uma vez que foi o
primeiro pesquisador a embasar seu modelo em ideias que iam além daprimeiro pesquisador a embasar seu modelo em ideias que iam além da
física clássica, como a quantização da energia proposta primeiramentefísica clássica, como a quantização da energia proposta primeiramente
por Planck em 1900. O modelo atômico atual está calcado em princípiospor Planck em 1900. O modelo atômico atual está calcado em princípios
da física quântica e consegue explicar a maioria dos fenômenos naturais.da física quântica e consegue explicar a maioria dos fenômenos naturais.
Os princípios quânticos considerados no modelo de átomo atual são:Os princípios quânticos considerados no modelo de átomo atual são:
• • Princípio da Princípio da Dualidade (ou Dualidade (ou de De de De Broglie): No Broglie): No decorrer do séculdecorrer do século XIX,o XIX,
os cientistas estudaram muitos fenômenos relacionados à os cientistas estudaram muitos fenômenos relacionados à eletricidadeeletricidade
e à emissão de luz pela matéria. Com base nas conclusões dessase à emissão de luz pela matéria. Com base nas conclusões dessas
experiências, verificou-se que a luz apresenta um comportamento dual:experiências, verificou-se que a luz apresenta um comportamento dual:
ora como parora como partícula, ora como onda. Foi então que, em 1924, o físicotícula, ora como onda. Foi então que, em 1924, o físico
francês Louis De Broglie lançou a teoria de que, se a luz apresentafrancês Louis De Broglie lançou a teoria de que, se a luz apresenta
natureza dual, uma partícula qualquer também deveria apresentarnatureza dual, uma partícula qualquer também deveria apresentar
características ondulatórias. De Broglie procurou associar a naturezacaracterísticas ondulatórias. De Broglie procurou associar a natureza
dual da luz ao comportamento do elétron e afirmou que “a todo elétrondual da luz ao comportamento do elétron e afirmou que “a todo elétron
em movimento está associada uma onda característica”.em movimento está associada uma onda característica”.
• • Princípio Princípio da Incerteza: Em da Incerteza: Em 1926, 1926, o físico o físico alemão alemão Werner Karl Werner Karl HeisenbergHeisenberg
observou que para se medir com precisão a velocidade de um elétronobservou que para se medir com precisão a velocidade de um elétron
é necessário que ele interaja com um equipamento de medida, e essaé necessário que ele interaja com um equipamento de medida, e essa
interação altera sua posição. Por outro lado, para se localizar exatamenteinteração altera sua posição. Por outro lado, para se localizar exatamente
um elétron é necessário que o equipamento de localização interaja comum elétron é necessário que o equipamento de localização interaja com
ele, e essa interação acaba por modificar sua velocidade. Sendo assim,ele, e essa interação acaba por modificar sua velocidade. Sendo assim,
Heisenberg concluiu ser impossível determinar simultaneamente aHeisenberg concluiu ser impossível determinar simultaneamente a
velocidade e a posição de um elétron com exatidão.velocidade e a posição de um elétron com exatidão.
• • Princípio Princípio do Orbital: do Orbital: Em 19Em 1926, o 26, o físico austríaco físico austríaco Erwin SchrödingerErwin Schrödinger
propôs que os elétrons não se movem em órbitas bem definidaspropôs que os elétrons não se movem em órbitas bem definidas
(circulares, elípticas etc.) em torno do núcleo, mas sim de maneira(circulares, elípticas etc.) em torno do núcleo, mas sim de maneira
aleatória no interior de regiões concêntricas ao núcleo chamadas dealeatória no interior de regiões concêntricas ao núcleo chamadas de
orbitais. O modelo de Schrödinger é muito rico matematicamente eorbitais. O modelo de Schrödinger é muito rico matematicamente e
fundamentado em estudos estatísticos. Logo, a definição formal defundamentado em estudos estatísticos. Logo, a definição formal de
orbital é a região do átomo naqual a probabilidade de se encontrar oorbital é a região do átomo na qual a probabilidade de se encontrar o
elétron é máximelétron é máxima. a. Didaticamente falando, o Didaticamente falando, o orbital é considerado aorbital é considerado a
casa do elétron.casa do elétron.
• • Princípio da Princípio da Exclusão de Exclusão de Pauli: Pauli: Esse princípio Esse princípio da física da física quântica foiquântica foi
formulado por Wolfgang Pformulado por Wolfgang Pauli em 1925 e auli em 1925 e afirma que afirma que dois elétronsdois elétrons
de um mesmo átomo não podem ter o mesmo estado quânticode um mesmo átomo não podem ter o mesmo estado quântico
simultaneamente. De maneira didática, Pauli concluiu que dois elétronssimultaneamente. De maneira didática, Pauli concluiu que dois elétrons
não podem estar no mesmo orbital e ter a mesma velocidade vetorialnão podem estar no mesmo orbital e ter a mesma velocidade vetorial
 total. Uma consequência importante desse princípio é a de que cada total. Uma consequência importante desse princípio é a de que cada
orbital pode ter no orbital pode ter no máximo dois elétrons com velocidades em sentidosmáximo dois elétrons com velocidades em sentidos
contrários.contrários.
• • Princípio da Princípio da Máxima Multiplicidade Máxima Multiplicidade (ou R(ou Regra de egra de Hund): PropostoHund): Proposto
em 1925 pelo químico alemão Aka Friedrich Hermann Hund, esseem 1925 pelo químico alemão Aka Friedrich Hermann Hund, esse
princípio afirma que a energia de um orbital semipreenchido (comprincípio afirma que a energia de um orbital semipreenchido (com
apenas 1 elétron) é menor que apenas 1 elétron) é menor que a energia de um orbital completamentea energia de um orbital completamente
preenchido. A consequência mais importante é a preenchido. A consequência mais importante é a de que os elétrons dede que os elétrons de
um átomo devem ser alocados de tal sorte que o número de orbitaisum átomo devem ser alocados de tal sorte que o número de orbitais
semipreenchidos em cada subnível seja máxima.semipreenchidos em cada subnível seja máxima.
TTodos os princípios odos os princípios quânticos que embasam o quânticos que embasam o modelo atômico atualmodelo atômico atual
são referentes à eletrosfera. O núcleo continua sendo uma região densa,são referentes à eletrosfera. O núcleo continua sendo uma região densa,
positiva e com o volume muito menor que o do átomo. O princípio dapositiva e com o volume muito menor que o do átomo. O princípio da
neutralidade também continua válidneutralidade também continua válido, ou seja, a carga negativa dos elétronso, ou seja, a carga negativa dos elétrons
deve ser igual à carga positiva deve ser igual à carga positiva dos prótons. A eletrosfera desse modelo édos prótons. A eletrosfera desse modelo é
dividia em níveis (camadas), que são subdivididos em subníveis, que pordividia em níveis (camadas), que são subdivididos em subníveis, que por
sua vez são subdivididos em orbitais. A energia de cada região continuasua vez são subdivididos em orbitais. A energia de cada região continua
sendo diretamente proporcional ao sendo diretamente proporcional ao raio, isto é, raio, isto é, os orbitais/subníveis/níveisos orbitais/subníveis/níveis
mais próximos do núcleo (menor raio) são mais próximos do núcleo (menor raio) são de menor energia.de menor energia.
As regiões claras representam orbitais do tipoAs regiões claras representam orbitais do tipo s
Os elétrons estão presos ao átomo devido à força de atraçãoOs elétrons estão presos ao átomo devido à força de atração
eletrostática entre eles (negativos) e o núcleo (positivo). Já o núcleo estáeletrostática entre eles (negativos) e o núcleo (positivo). Já o núcleo está
preso ao átomo devido à “força forte”, um tipo de força extremamentepreso ao átomo devido à “força forte”, um tipo de força extremamente
complexa e intensa.complexa e intensa.
2. As principais partículas2. As principais partículas
subatômicassubatômicas
Durante a evolução dos diversos modelos atômicos pôde-se observarDurante a evolução dos diversos modelos atômicos pôde-se observar
o importante papel revolucionário que as descobertas de três partículaso importante papel revolucionário que as descobertas de três partículas
subatômicas tiveram. O elétron, descoberto em 1987 por Thomsom, osubatômicas tiveram. O elétron, descoberto em 1987 por Thomsom, o
próton, em 1911 por Rutherford, e o nêutron, em 1932 por Chadwick, sãopróton, em 1911 por Rutherford, e o nêutron, em 1932 por Chadwick, são
as principais partículas que compõem o átomo, denominadas partículasas principais partículas que compõem o átomo, denominadas partículas
elementares, e têm suas características expostaelementares, e têm suas características expostas na TAB 2.1.s na TAB 2.1.
Química I – Assunto 1Química I – Assunto 1
390390 Vol. 1Vol. 1
 
TAB 2.1 – Características das partículas elementares.TAB 2.1 – Características das partículas elementares.
PPaarrttííccuullaa MMaassssa a ((KKgg)) MMaassssa a ((uu)) MMaassssa a rreellaattiivvaa CCaarrggaa CCaarrgga a rreellaattiivvaa LLooccaalliizzaaççããoo
EEllééttrroonn 99,,111100 x 10 10–31–31 5,48585,4858 x 10 10–4–4 ≈ 0 1,6021,602 x 10 10–19–19 11 EElleettrroossffeerraa
NNêêuuttrroonn 11,,667755 x 10 10–27–27 1,008661,00866 ≈ 1 00 00
NúcleoNúcleo
PPrróóttoonn 11,,667733 x 10 10–27–27 11,,0000772288 11 11,,660022 x 10 10–19–19 11
 
Observação:Observação: A unidade de massa atômica (u) corresponde a 1,66057 ∙
1010–24–24 grama. grama.
A notação que será utilizada para representar as referidas partículasA notação que será utilizada para representar as referidas partículas
segue a seguinte lógica:segue a seguinte lógica:
símbolo da partículasímbolo da partícula
número de massanúmero de massa
indicação de cargaindicação de carga
Note que as cargas absolutas do elétron (Note que as cargas absolutas do elétron (e00
––) e do próton () e do próton ( p11
++) são) são
iguais e, portanto, para se assegurar a neutralidade do átomo, o númeroiguais e, portanto, para se assegurar a neutralidade do átomo, o número
de prótons deve ser igual de prótons deve ser igual ao número de elétrons. Além disso, a massa doao número de elétrons. Além disso, a massa do
átomo está toda concentrada no núcleo (nêutrons (átomo está toda concentrada no núcleo (nêutrons (n11
00) e prótons), pois) e prótons), pois
a massa do elétron é desprezível (não nula!!!). Existem outras partículasa massa do elétron é desprezível (não nula!!!). Existem outras partículas
subatômicas de menos importância neste contexto, como os pósitronssubatômicas de menos importância neste contexto, como os pósitrons
(( p00––) e os neutrinos () e os neutrinos (n0000).).
3. O estudo do núcleo3. O estudo do núcleo
3.1 Os elementos químicos3.1 Os elementos químicos
A expressão “elemento químico” é utilizada com muita frequência noA expressão “elemento químico” é utilizada com muita frequência no
mundo acadêmico (elemento químico oxigênio, nitrogênio, cloro etc.),mundo acadêmico (elemento químico oxigênio, nitrogênio, cloro etc.),
entretanto, muitos estudantes não conhecem o significado científicoentretanto, muitos estudantes não conhecem o significado científico
desse termo.desse termo.
Dalton já afirmava que durante a ocorDalton já afirmava que durante a ocor rência dos fenômenos químicosrência dos fenômenos químicos
(reações) os átomos sofriam uma espécie de rearranjo, todavia ele não(reações) os átomos sofriam uma espécie de rearranjo, todavia ele não
conseguia explicar o motivo pelo qual os elementos se ligam uns aosconseguia explicar o motivo pelo qual os elementos se ligam uns aos
outros. A incapacidade de Dalton em explicar esse fenômeno está nosoutros. A incapacidade de Dalton em explicar esse fenômeno está nos
fatos de seu modelo atômico não prever a fatos de seu modelo atômico não prever a existência de elétrons e ligaçõesexistência de elétrons e ligações
entre átomos serem tipicamente interações de eletrosferentre átomos serem tipicamente interações de eletrosferas.Assim, a grandeas. Assim, a grande
maioria dos fenômenos estudados pela química estão relacionados commaioria dos fenômenos estudados pela química estão relacionados com
a eletrosfera dos átomos.a eletrosfera dos átomos.
O núcleo atômico, entretanto, dificilmente sofre alterações devido aO núcleo atômico, entretanto, dificilmente sofre alterações devido afatores externos. Os fenômenos que causam modificações nos núcleosfatores externos. Os fenômenos que causam modificações nos núcleos
atômicos são ditos nucleares ou radioativos e serão estudados maisatômicos são ditos nucleares ou radioativos e serão estudados mais
adiante. Então, durante as transformações químicas, os núcleos dosadiante. Então, durante as transformações químicas, os núcleos dos
átomos participantes permanecem inalterados. Assim, os números deátomos participantes permanecem inalterados. Assim, os números de
prótons e de nêutrons (partículas nucleares) são características dosprótons e de nêutrons (partículas nucleares) são características dos
átomos que não se modificam em uma reação átomos que não se modificam em uma reação química.química.
No início do século XX, os cientistas, por No início do século XX, os cientistas, por meio de muitas experiências,meio de muitas experiências,
concluíram que o número de prótons de concluíram que o número de prótons de um átomo é responsável por todasum átomo é responsável por todas
as suas propriedades químicas. Esse número foi então definido comoas suas propriedades químicas. Esse número foi então definido como
número atômico e representado pela letra Z. número atômico e representado pela letra Z. Além disso, foi observado queAlém disso, foi observado que
a quantidade de nêutrons de um núcleo contribui apenas para a massa,a quantidade de nêutrons de um núcleo contribui apenas para a massa,
não interferindo nas propriedades químicas do átomo.não interferindo nas propriedades químicas do átomo.
Portanto, elemento químico é um conjunto de átomos que possuemPortanto, elemento químico é um conjunto de átomos que possuem
as mesmas propriedades químicas, ou as mesmas propriedades químicas, ou seja, apresentam o mesmo númeroseja, apresentam o mesmo númeroatômico (Z).atômico (Z).
3.2 Os números atômicos e de massa3.2 Os números atômicos e de massa
Dois conceitos que caracterizam os átomos de determinado elementoDois conceitos que caracterizam os átomos de determinado elemento
químico são importantíssimos para o estudo da Química. São eles:químico são importantíssimos para o estudo da Química. São eles:
• • Número Número atômico (Z): atômico (Z): número número de prótons de prótons presentes no presentes no núcleo de núcleo de umum
átomo.átomo.
• • Número Número de massa de massa (A): som(A): soma do a do número de número de prótons (Z) prótons (Z) com o com o númeronúmero
de nêutrons (n) presentes no de nêutrons (n) presentes no núcleo de um átomo.núcleo de um átomo.
Matematicamente:Matematicamente: A = = Z + + n
Caso o átomo seja neutro:Caso o átomo seja neutro: Z = = p = = e
Convencionou-se utilizar a notação na qual o número atômico estáConvencionou-se utilizar a notação na qual o número atômico está
situado na parte inferior do símbolo do elemento e o número de massasituado na parte inferior do símbolo do elemento e o número de massa
na parna par te superior. Pte superior. Por exemplo:or exemplo:
1616
88O ouO ou 88OO
1616 (Z = (Z = 8 caracteriza 8 caracteriza o elemo elemento oento oxigênio)xigênio)
1212
66C ouC ou 66CC
1212 (Z = (Z = 6 caracteriza 6 caracteriza o eleo elemento mento carbono)carbono)
Observe que qualquer que seja a notação utilizada, o número atômicoObserve que qualquer que seja a notação utilizada, o número atômico
deve ser a menor das quantidades e o número de massa, a maior delas.deve ser a menor das quantidades e o número de massa, a maior delas.
3.3 Isótopos, isóbaros e isótonos3.3 Isótopos, isóbaros e isótonos
A tabela periódica é uma grande “tabela” que organiza todos osA tabela periódica é uma grande “tabela” que organiza todos os
elementos químicos conhecidos na atualidade e apresenta elementos químicos conhecidos na atualidade e apresenta as informaçõesas informações
químicas mais básicas de cada elemento, como o número atômico e aquímicas mais básicas de cada elemento, como o número atômico e a
massa. Tommassa. Tome o elemento cloro e o elemento cloro como exemplo:como exemplo:
1717CC
35,535,5 
O menor dos dois valores acima expostos (17) deve ser o númeroO menor dos dois valores acima expostos (17) deve ser o número
atômico e o maior deles (35,5), o número de massa. Sabe-se que o númeroatômico e o maior deles (35,5), o número de massa. Sabe-se que o número
de massa é igual à de massa é igual à soma do número atômico com o número de nêutrons,soma do número atômico com o número de nêutrons,
mas como essa soma pode resultar mas como essa soma pode resultar em um valor fracionado (35,5)?em um valor fracionado (35,5)?
Para se entender exatamente a procedência desse valor, é precisoPara se entender exatamente a procedência desse valor, é preciso
perceber que na natureza os perceber que na natureza os átomos de cloro se átomos de cloro se apresentam com númerosapresentam com números
de nêutrons variados. Lembre-se que o que determina o fato de ser umde nêutrons variados. Lembre-se que o que determina o fato de ser um
átomo de cloro ou de outro átomo de cloro ou de outro elemento é o número atômico. O cloro existeelemento é o número atômico. O cloro existe
em duas espécies:em duas espécies:
1717CC
3535 (com 18 nêutrons) e (com 18 nêutrons) e 1717CC
3737 (com 20 nêutrons) (com 20 nêutrons)
Qualquer amostra de cloro presente na natureza será compostaQualquer amostra de cloro presente na natureza será composta
por uma mistura de cloro-35 e cloro-37. Estudos demonstram que aspor uma mistura de cloro-35 e cloro-37. Estudos demonstram que as
abundâncias desses cloros são de 75,4% e 34,6%, respectivamente.abundâncias desses cloros são de 75,4% e 34,6%, respectivamente.
Estrutura atômica
391391IME-ITAIME-ITA
 
Assim, a massa atômica média de uma amostra aAssim, a massa atômica média de uma amostra a leatória de Cleatória de C é: é:
775 5 4 4 335 5 334 4 6 376 37
100100
35 535 5
, , ,,
,,
 x x x x +
= (número que aparece na tabela periódica!) (número que aparece na tabela periódica!)
Os átomos que possuem o mesmo número atômico (mesmo elementoOs átomos que possuem o mesmo número atômico (mesmo elemento
químico) e diferentes números de massa são denominados ISÓTOPOS.químico) e diferentes números de massa são denominados ISÓTOPOS.
A massa de um elemento é calculada através da média das massas dosA massa de um elemento é calculada através da média das massas dos
diferentes isótopos ponderadas pelas respectivas abundâncias.diferentes isótopos ponderadas pelas respectivas abundâncias.
Outros exemplos importantes de isótopos e suas respectivasOutros exemplos importantes de isótopos e suas respectivas
abundâncias são:abundâncias são:
11
11H (sem nêutron – 99,985%);H (sem nêutron – 99,985%);
22
11H (1 nêutron – 0,015%);H (1 nêutron – 0,015%);
33
11H (2 nêutrons – traços)H (2 nêutrons – traços)
1616
88O (8 nêutrons – 99,76%);O (8 nêutrons – 99,76%);
88OO
1717 (9 nêutrons – 0,04%); (9 nêutrons – 0,04%);
1818
88O (10 nêutrons – 0,2%)O (10 nêutrons – 0,2%)
Observe que todos os isótopos neutros de um determinado átomoObserve que todos os isótopos neutros de um determinado átomo
apresentam o mesmo número de elétrons. A única apresentam o mesmo número de elétrons. A única diferença é no númerodiferença é no número
de massa e no número de nêutrons. É importante ressaltar também quede massa e no número de nêutrons. É importante ressaltar também que
os isótopos apresentam as mesmas propriedades químicas (mesmo Z) eos isótopos apresentam as mesmas propriedades químicas (mesmo Z) e
propriedades físicas diferentes, como a densidade.propriedades físicas diferentes, como a densidade.
Outros dois fenômenos nucleares importantes são a isobaria eaOutros dois fenômenos nucleares importantes são a isobaria e a
isotonia:isotonia:
• • Isóbaros são Isóbaros são dois ou dois ou mais átomos mais átomos que possuem que possuem mesmo mesmo número denúmero de
massa (A) e diferentes números atômicos (Z).massa (A) e diferentes números atômicos (Z).
 Ex.: Ex.: 141466C eC e
1414
77N;N;
5757
2626Fe eFe e
5757
2727Co.Co.
• • Isótonos são Isótonos são dois ou dois ou mais átomos mais átomos que possuem que possuem mesmo mesmo número denúmero de
nêutrons e diferentes números atômicos (Z).nêutrons e diferentes números atômicos (Z).
Ex.:Ex.: 131366C eC e 141477N;N; 37371717CC e e 40402020Ca.Ca.
4. O estudo da eletrosfera4. O estudo da eletrosfera
4.1 Niels Bohr e os 4.1 Niels Bohr e os níveis energéticosníveis energéticos
O grande acréscimo de Bohr ao modelo atômico de Rutherford foi aO grande acréscimo de Bohr ao modelo atômico de Rutherford foi a
consideração de que os elétrons se movem ao redor do núcleo em umconsideração de que os elétrons se movem ao redor do núcleo em um
número limitado de órbitas (camadas ou níveis) bem definidas, que sãonúmero limitado de órbitas (camadas ou níveis) bem definidas, que são
denominadas órbitas estacionárias. Segundo ele, movendo-se em umadenominadas órbitas estacionárias. Segundo ele, movendo-se em uma
órbita estacionária, o elétron tem sua energia inalterada, ou órbita estacionária, o elétron tem sua energia inalterada, ou seja, não emiteseja, não emite
nem absorve energia.nem absorve energia.
Quando o elétron absorve energia exterQuando o elétron absorve energia externa (calorna (calor, luz, eletricidade etc.),, luz, eletricidade etc.),
ele efetua uma salto quântico progressivo e migra para uma órbita maisele efetua uma salto quântico progressivo e migra para uma órbita mais
energética (mais afastada do núcleo). Em contraparenergética (mais afastada do núcleo). Em contrapar tida, quando o elétrontida, quando o elétron
emite energia, ele efetua um salto quântico regressivo e migra para umaemite energia, ele efetua um salto quântico regressivo e migra para uma
órbita menos energética (mais próxima do núcleo). É importante lembrarórbita menos energética (mais próxima do núcleo). É importante lembrar
que o conjunto de átomos de cada elemento químico tem níveis comque o conjunto de átomos de cada elemento químico tem níveis com
conteúdos energéticos próprios e por isso conteúdos energéticos próprios e por isso os saltos quânticos acontecerãoos saltos quânticos acontecerão
com absorção/emissão de diferentes energias em amostras de diferentescom absorção/emissão de diferentes energias em amostras de diferenteselementos.elementos.
Estudos posteriores mostraram que a eletrosfera de todos Estudos posteriores mostraram que a eletrosfera de todos os átomosos átomos
é dividida em sete camadas (níveis) eletrônicas(os), os quais foramé dividida em sete camadas (níveis) eletrônicas(os), os quais foram
denominadosdenominados K ,, L,, M ,, N ,, O,, P e e Q. Além dessa denominação, os níveis. Além dessa denominação, os níveis
podem ser identificadas a parpodem ser identificadas a partir do número quântico principal (n), de acordotir do número quântico principal (n), de acordo
com a TAB 4.1. É natural pensar que a menor camada (K) e a maior (Q)com a TAB 4.1. É natural pensar que a menor camada (K) e a maior (Q)
não conseguem comportar o mesmo número de elétrons. O físico sueconão conseguem comportar o mesmo número de elétrons. O físico sueco
Johannes Robert Rydberg propôs que a Johannes Robert Rydberg propôs que a cada nível há um número máximocada nível há um número máximo
de elétrons atribuído, que pode ser determinado pela expressão:de elétrons atribuído, que pode ser determinado pela expressão:
Núm. máximo de elétrons = 2Núm. máximo de elétrons = 2 x n²²
Essa relação, no entanto, é válida na prática somente paraEssa relação, no entanto, é válida na prática somente para n ≤ 4.
TATAB 4.1 – Número máximo de elétrons em cada B 4.1 – Número máximo de elétrons em cada camada.camada.
CamadaCamada
Número quânticoNúmero quântico
principal (n)principal (n)
Número máximoNúmero máximo
de elétronsde elétrons
KK 11 22
LL 22 88
MM 33 1188
NN 44 3322
OO 55 3322
PP 66 1188
QQ 77 22
Representação esquemática dos níveis de energiaRepresentação esquemática dos níveis de energia
4.2 Sommerfeld e os 4.2 Sommerfeld e os subníveis energéticossubníveis energéticos
Alguns experimentos realizados no final da segunda década do séculoAlguns experimentos realizados no final da segunda década do século
 XX XX apontaram apontaram para para o fo fato ato de de haver haver um um conjunto conjunto de ede energias nergias menores menores dentrodentro
de um mesmo nível de de um mesmo nível de energia. Foi então que, em 1919, o energia. Foi então que, em 1919, o químico alemãoquímico alemão
Arnold Sommerfeld propôs que os elétrons dArnold Sommerfeld propôs que os elétrons de um mesmo nível deveriame um mesmo nível deveriam
assumir órbitas elípticas variadas e não mais estritamente circulares.assumir órbitas elípticas variadas e não mais estritamente circulares.
Cada órbita nova recebeu o nome de subnível e cada qual foi identificadoCada órbita nova recebeu o nome de subnível e cada qual foi identificado
com uma letra:com uma letra: ss (( sharp),), pp (principal), (principal), dd ((diffuse) ou) ou ff (fundamental). (fundamental).
Além disso, os subíveis podem ser identificados pelo número quânticoAlém disso, os subíveis podem ser identificados pelo número quântico
secundário ou azimutal (secundário ou azimutal (), de acordo com a TAB 4.2), de acordo com a TAB 4.2..
Em 1924, o físico inglês Edmund ClifEm 1924, o físico inglês Edmund Clif ton Stoner determinou o númeroton Stoner determinou o número
máximo de elétrons comportado por cada subnível:máximo de elétrons comportado por cada subnível:
TAB 4.2 – Número máximo de elétrons e cada subnível.TAB 4.2 – Número máximo de elétrons e cada subnível.
SubnívelSubnível
Número quânticoNúmero quântico
secundário (secundário ())
Número máximoNúmero máximo
de elétronsde elétrons
ss 00 22
pp 11 66
dd 22 1100
ff 33 1144
Química I – Assunto 1Química I – Assunto 1
392392 Vol. 1Vol. 1
 
A simbologia utilizada a partir de agora para representar os subníveisA simbologia utilizada a partir de agora para representar os subníveis
seguirá a seguinte lógica:seguirá a seguinte lógica:
Número quântico principalNúmero quântico principal
A quantidade de elétrons no número quântico azimutalA quantidade de elétrons no número quântico azimutal
Número quântico azimutalNúmero quântico azimutal
1s²1s²
O químico norte-americano Linus Pauling, com base em cálculosO químico norte-americano Linus Pauling, com base em cálculos
da mecânica quântica, provou experimentalmente que os elétrons sãoda mecânica quântica, provou experimentalmente que os elétrons são
dispostos nos átomos em ordem crescente de energia e que a energia dedispostos nos átomos em ordem crescente de energia e que a energia de
cada subnível é proporcional à soma do número quântico principal comcada subnível é proporcional à soma do número quântico principal com
o número quântico secundário, tendo o número quântico principal comoo número quântico secundário, tendo o número quântico principal como
determinante. Assim:determinante. Assim:
Subnível s da camada K – 1s – EnergiaSubnível s da camada K – 1s – Energia ∝ 1 + 0 = 1 1 + 0 = 1
Subnível d da camada N – 4d – EnergiaSubnível d da camada N – 4d – Energia ∝ 4 + 2 = 6 4 + 2 = 6
Subnível P da camada O – 5P – EnergiaSubnível P da camada O – 5P – Energia ∝ 5 + 1 = 6 5 + 1 = 6
De acordo com os critérios propostos por De acordo com os critérios propostos por Pauling, a ordem crescentePauling, a ordem crescente
de energia dos subníveis do de energia dos subníveis do exemplo acima é: 1s < 4d < 5p exemplo acima é: 1s < 4d < 5p (maior(maior n).).
O conjunto de todos os subníveis de todas as camadas em ordemO conjunto de todos os subníveis de todas as camadas em ordem
crescente de energia ficouccrescente de energia ficou conhecido como diagrama de Linus Pauling:onhecido como diagrama de Linus Pauling:
Representação esquemática do diagrama de Linus Representação esquemática do diagrama de Linus Pauling.Pauling.
4.3 Distribuição eletrônica de átomos4.3 Distribuição eletrônica de átomos
neutrosneutros
Na natureza existe uma tendência espontânea ao estado de menorNa natureza existe uma tendência espontânea ao estado de menor
energia. A eletrosfera dos átomos também segue essa tendência. energia. A eletrosfera dos átomos também segue essa tendência. Assim,Assim,
os elétrons procuram se alocar sempre nos subníveis de menor energia,os elétrons procuram se alocar sempre nos subníveis de menor energia,
desde que haja lugar disponível. Lembre que a situação na qual a eletrosferadesde que haja lugar disponível. Lembre que a situação na qual a eletrosfera
apresenta o menor conteúdo energético possível é denominada estadoapresenta o menor conteúdo energético possível é denominada estado
fundamental.fundamental.
A distribuição eletrônica de um átomo descreve o arA distribuição eletrônica de um átomo descreve o arranjo dos elétronsranjo dos elétrons
na eletrosfera, fornecendo o número exato de elétrons em cada nívelna eletrosfera, fornecendo o número exato de elétrons em cada nível
principal e subnível. Os elétrons preenchem os subníveis em ordemprincipal e subnível. Os elétrons preenchem os subníveis em ordem
crescente de energia segundo o diagrama de Linus Pauling, e uma regracrescente de energia segundo o diagrama de Linus Pauling, e uma regra
importante importante é a de que um subnível deve estar totalmente preenchido paraé a de que um subnível deve estar totalmente preenchido para
então se iniciar o preenchimento do seguinte.então se iniciar o preenchimento do seguinte.
Para se fazer a distribuição eletrônica de um átomo neutro, deve-sePara se fazer a distribuição eletrônica de um átomo neutro, deve-se
conhecer o seu número atômico (Z) e, consequentemente, seu númeroconhecer o seu número atômico (Z) e, consequentemente, seu número
de elétrons e então distribuí-los em ordem crescente de energia. Abaixode elétrons e então distribuí-los em ordem crescente de energia. Abaixo
seguem alguns exemplos:seguem alguns exemplos:
• • Hélio Hélio ((22He): A distribuição eletrônica é bem simples, pois o átomoHe): A distribuição eletrônica é bem simples, pois o átomo
apresenta apenas dois elétrons: 1sapresenta apenas dois elétrons: 1s22..
• • Cloro Cloro ((1717CC): O número de elétrons é 17. Começa-se pelo 1s): O número de elétrons é 17. Começa-se pelo 1s
22;;
seguindo seguindo pelo Diagrama o próximpelo Diagrama o próximo é o 2s, que neste o é o 2s, que neste caso é 2scaso é 2s22. Após. Após
esse, vamos ao 2p e ao 3s, que estão completamente preenchidos,esse, vamos ao 2p e ao 3s, que estão completamente preenchidos,
logo 2plogo 2p66 e 3s e 3s22. Restam ainda 5 elétrons, port. Restam ainda 5 elétrons, portanto o próximo subnível,anto o próximo subnível,
que é o 3p, ficará semipreenchido, 3pque é o 3p, ficará semipreenchido, 3p55. A distribuição completa é: 1s. A distribuição completa é: 1s22 
2s2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p55 
4.4 O estado fundamental e os íons4.4 O estado fundamental e os íonsUm átomo se diz no estado fundamental quando é neutro e seusUm átomo se diz no estado fundamental quando é neutro e seus
elétrons ocupam os menores níveis energéticos possíveis. Caso energiaelétrons ocupam os menores níveis energéticos possíveis. Caso energia
(luz ou calor) seja fornecida, o (luz ou calor) seja fornecida, o elétron mais energético desse átomo podeelétron mais energético desse átomo pode
executar um salto quântico e pular para um orbital (“casa”) de maiorexecutar um salto quântico e pular para um orbital (“casa”) de maior
energia. Essa situação caracteriza o estado excitado.energia. Essa situação caracteriza o estado excitado.
Em determinadas situações, átomos neutros podem ganhar ouEm determinadas situações, átomos neutros podem ganhar ou
perder elétrons. Quando isso acontecer, a carga total deixa de ser zero eperder elétrons. Quando isso acontecer, a carga total deixa de ser zero e
o átomo passa a ser dotado de o átomo passa a ser dotado de carga elétrica. Diz-se, então, que o átomocarga elétrica. Diz-se, então, que o átomo
se transformou em um íon. Caso elétrons tenham sido recebidos, a cargase transformou em um íon. Caso elétrons tenham sido recebidos, a carga
 total total torna-se ntorna-se negativa egativa (número (número de ede elétrons létrons maior maior que de que de prótons) prótons) e tee tem-sem-se
um íon chamado ânion. Por outro lado, caso elétrons tenham sido um íon chamado ânion. Por outro lado, caso elétrons tenham sido doados,doados,
a carga total tora carga total torna-se positiva (número de elétrons menor que de prótons)na-se positiva (número de elétrons menor que de prótons)
e tem-se um íon chamado cátion. Um ponto muito importante é o de quee tem-se um íon chamado cátion. Um ponto muito importante é o de que
apenas os elétrons apresentam mobilidade, ou seja, podem ser adicionaapenas os elétrons apresentam mobilidade, ou seja, podem ser adicionadosdos
ou retirados de um átomo para a formação de íons.ou retirados de um átomo para a formação de íons.
Os íons monovalentes, isto é, que possuem apenas umaOs íons monovalentes, isto é, que possuem apenas uma
carga elétrica em excesso, são representados pela indicação dacarga elétrica em excesso, são representados pela indicação da
carga na parte superior direita do símbolo do elemento químico,carga na parte superior direita do símbolo do elemento químico,
como, Nacomo, Na++, , FF––, , KK++, , LiLi++, , CC–– etc. Já os íons bivalentes ou divalentes etc. Já os íons bivalentes ou divalentes
(2 cargas), trivalentes (3 cargas) e tetravalentes (4 cargas) podem ser(2 cargas), trivalentes (3 cargas) e tetravalentes (4 cargas) podem ser
representados por três maneiras distintas:representados por três maneiras distintas:
 A+3 ou A3+ ou A+++
 Pb+4 ou Pb4+ ou Pb++++
O processo de formação de um cátion ocorre da seguinte maneira:O processo de formação de um cátion ocorre da seguinte maneira:
energia (calor, luz, eletricidade, etc) é fornecida a um átomo neutro, oenergia (calor, luz, eletricidade, etc) é fornecida a um átomo neutro, o
elétron mais energético a absorve e dá um salto quântico. Se essa energiaelétron mais energético a absorve e dá um salto quântico. Se essa energia
for suficientemente grande, o elétron pode efetuar um salto quântico defor suficientemente grande, o elétron pode efetuar um salto quântico de
 tamanha tamanha magnitude que magnitude que ele se ele se desprende desprende do do átomo. A átomo. A energia mínimaenergia mínima
necessária para se retirar um elétron de um átomo fundamental no estadonecessária para se retirar um elétron de um átomo fundamental no estado
gasoso é denominada energia de ionização.gasoso é denominada energia de ionização.
 X 
(g)
+ EI → X 
(g)
 + e00
++ ––
Já o processo de formação de um ânion está relacionado com aJá o processo de formação de um ânion está relacionado com a
absorção de mais uma elétron pela eletrosfera de um deterabsorção de mais uma elétron pela eletrosfera de um determinado átomo.minado átomo.Quando elétron é absorvido, a energia deve ser liberada pelo átomo naQuando elétron é absorvido, a energia deve ser liberada pelo átomo na
forma de luz (algumas vezes de calor). Essa energia liberada na forma de luz (algumas vezes de calor). Essa energia liberada na absorçãoabsorção
de um elétron por um átomo fundamental no estado gasoso é denominadade um elétron por um átomo fundamental no estado gasoso é denominada
eletroafinidade.eletroafinidade.
 X x 
 
→ X → e00 → e
––
00 → X (g) + EA
Estrutura atômica
393393IME-ITAIME-ITA
 
Ação ou energiaAção ou energia
Íon positivoÍon positivo
Íon positivoÍon positivo
Mobilidade de pequeno íonMobilidade de pequeno íon
positivo 1,4 cmpositivo 1,4 cm22 /Vs /Vs
ElétronElétron
Molécula naturalMolécula natural
Íon negativoÍonnegativo
Mobilidade deMobilidade de
pequeno íon negativopequeno íon negativo
1,9 cm1,9 cm22 /Vs /Vs
Representação do processo de ionizaçãoRepresentação do processo de ionização
Apesar de serem eletronicamente carregados, muitos dos íons sãoApesar de serem eletronicamente carregados, muitos dos íons são
mais estáveis que os respectivos átomos neutros. As tendências paramais estáveis que os respectivos átomos neutros. As tendências para
formação de cátions ou ânions é uma característica intrínseca de cadaformação de cátions ou ânions é uma característica intrínseca de cada
átomo e são chamadas de eletropositividade (tendência em ser +)átomo e são chamadas de eletropositividade (tendência em ser +)
e eletronegatividade (tendência em ser –). Alguns exemplos de íonse eletronegatividade (tendência em ser –). Alguns exemplos de íons
estáveis são:estáveis são:
• • Flúor Flúor (F) (F) – – Ânion Ânion monovalente monovalente FF–– – Extremamente importante na manutenção – Extremamente importante na manutenção
da saúde dos dentes. Presente na água, pastas de dentes etc.da saúde dos dentes. Presente na água, pastas de dentes etc.
• • Sódio Sódio (Na) (Na) e e Cloro Cloro (C(C) – Cátion monovalente Na) – Cátion monovalente Na++ e ânion monovalente e ânion monovalente
CC–– – Íons bastante estáveis e constituintes do sal de cozinha. – Íons bastante estáveis e constituintes do sal de cozinha.
Duas espécies que tenham a mesma quantidade de elétrons são ditasDuas espécies que tenham a mesma quantidade de elétrons são ditas
isoeletrônicas. Os íons de Naisoeletrônicas. Os íons de Na++ e F e F–– têm ambos 10 elétrons e por isso são têm ambos 10 elétrons e por isso são
exemplos de espécies isoeletrônicas.exemplos de espécies isoeletrônicas.
4.5 Distribuição eletrônica de íons4.5 Distribuição eletrônica de íons
Os íons são espécies químicas nas quais as quantidades de prótonsOs íons são espécies químicas nas quais as quantidades de prótons
e elétrons são diferentes. Caso haja excesso de elétrons, o íon é chamadoe elétrons são diferentes. Caso haja excesso de elétrons, o íon é chamado
de ânion e a sua carga é negativa; caso haja falta de elétrons, o íon é ditode ânion e a sua carga é negativa; caso haja falta de elétrons, o íon é dito
cátion e a sua carga é positiva. Lembre-se que os íons são formados pelocátion e a sua carga é positiva. Lembre-se que os íons são formados pelo
ganho ou pela perda de elétrons por um átomo neutro.ganho ou pela perda de elétrons por um átomo neutro.
A distribuição eletrônica de um átomo neutro em níveis e subníveisA distribuição eletrônica de um átomo neutro em níveis e subníveis
de energia deve seguir o diagrama de Linus Paulling, que apresenta osde energia deve seguir o diagrama de Linus Paulling, que apresenta os
subníveis em ordem crescente de energia. Para efetuarmos a distribuiçãosubníveis em ordem crescente de energia. Para efetuarmos a distribuição
eletrônica de íons, devemos sempre fazer a distribuição do átomo neutroeletrônica de íons, devemos sempre fazer a distribuição do átomo neutro
e só então analisar quais elétrons serão retirados (no caso de um cátion)e só então analisar quais elétrons serão retirados (no caso de um cátion)
ou onde os elétrons novos (no caso de um ânion) serão alocados.ou onde os elétrons novos (no caso de um ânion) serão alocados.
No caso da distribuição eletrônica de cátions, devemos retirar osNo caso da distribuição eletrônica de cátions, devemos retirar os
elétrons mais afastados do núcleo, ou seja, os elétrons da camada maiselétrons mais afastados do núcleo, ou seja, os elétrons da camada mais
externa (maiorexterna (maior n). Observe que esse elétrons não são necessariamente). Observe que esse elétrons não são necessariamente
os elétrons do subnível mais energético (últimos do diagrama de Linusos elétrons do subnível mais energético (últimos do diagrama de Linus
Paulling). A retirada de elétrons de um átomo neutro é feita através daPaulling). A retirada de elétrons de um átomo neutro é feita através da
incidência de energia (energia de ionização) sobre esse átomo. Assim,incidência de energia (energia de ionização) sobre esse átomo. Assim,
sairão os elétrons mais expostos (mais vulneráveis), ou seja, os da sairão os elétrons mais expostos (mais vulneráveis), ou seja, os da últimaúltima
camada, e não os mais energéticos.camada, e não os mais energéticos.
Ex. 1:Ex. 1: Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon MgMg+2+2::
I. I. Distribuição Distribuição eletrônica eletrônica do do MgMg1212::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22
II. II. Retirada Retirada dos dos 2 2 elétrons elétrons mais mais afastados:afastados:
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 ⇒ 1s1s22 2s 2s22 2p 2p66
Ex. 2:Ex. 2: Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon FeFe+2+2::
I. I. Distribuição Distribuição eletrônica eletrônica do do FeFe2626::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 4s 4s22 3d 3d66
II. II. Retirada Retirada dos dos 2 2 elétrons elétrons mais mais afastados:afastados:
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 4s 4s22 3d 3d66 ⇒ 1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 3d 3d66
Ex. 3:Ex. 3: Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon FeFe
+3+3
::
I. I. Distribuição Distribuição eletrônica eletrônica do do FeFe2626::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 4s 4s22 3d 3d66
II. II. Retirada Retirada dos dos 3 3 elétrons elétrons mais mais afastados:afastados:
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 4s 4s22 3d 3d66 ⇒ 1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 3d 3d55
No caso da distribuição eletrônica de ânions, devemos acrescentarNo caso da distribuição eletrônica de ânions, devemos acrescentar
os novos elétrons seguindo a ordem crescente de energia prevista peloos novos elétrons seguindo a ordem crescente de energia prevista pelo
diagrama de Linus Paulling. Esses elétrons novos são os diagrama de Linus Paulling. Esses elétrons novos são os mais energéticosmais energéticos
e por isso devem estar alocados no subnível mais energético. A entradae por isso devem estar alocados no subnível mais energético. A entrada
de elétrons também ocorre na camada mais externa, mas no caso dede elétrons também ocorre na camada mais externa, mas no caso de
ânions, a camada mais externa será sempre a que contém o subnívelânions, a camada mais externa será sempre a que contém o subnível
mais energético.mais energético.
Ex. 4:Ex. 4: Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon Vamos fazer a distribuição eletrônica do íon OO–2–2::
I. I. Distribuição Distribuição eletrônica eletrônica do do OO1616::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p44
II. II. Adição Adição de de dois dois novos novos elétrons:elétrons:
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p44 ⇒ 1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66
4.6 Elétron diferenciador e elétrons de4.6 Elétron diferenciador e elétrons de
valênciavalência
O elétron diferenciador é definido como o elétron mais energético daO elétron diferenciador é definido como o elétron mais energético da
espécie (átomo neutro ou íon), ou espécie (átomo neutro ou íon), ou seja, o último elétron do subnível maisseja, o último elétron do subnível mais
energético. De maneira prática, o elétron diferenciador é o último elétronenergético. De maneira prática, o elétron diferenciador é o último elétron
a ser alocado no diagrama de Linus Paulling.a ser alocado no diagrama de Linus Paulling.
Os elétrons de valência são os elétrons da camada mais externa, ouOs elétrons de valência são os elétrons da camada mais externa, ou
seja, os que apresentam maior número quântico principal (seja, os que apresentam maior número quântico principal ( n). A camada). A camada
com maiorcom maior n também é definida como camada de também é definida como camada de valência.valência.
Exemplo 5: Analisemos o átomo de Na:Exemplo 5: Analisemos o átomo de Na:
I. I. Distribuição Distribuição eletrônica eletrônica do do NaNa1111::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s11
II.II. Elétron Elétron diferenciador:diferenciador:
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s1+11+1
Química I – Assunto 1Química I – Assunto 1
394394 Vol. 1Vol. 1
 
III. III. Elétrons Elétrons de de valência:valência:
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 (3 (3aa camada é a camada de valência) camada é a camada de valência)
Exemplo 6: Analisemos o átomo de Hg:Exemplo 6: Analisemos o átomo de Hg:
I. I. Distribuição Distribuição eletrônica eletrônica do do HgHg8080::
[Xe] 4f[Xe] 4f1414 6s 6s22 5d5d1010 
II. II. Elétron Elétron diferenciador:diferenciador:
[Xe] 4f[Xe] 4f1414 6s 6s22 5d5d9+19+1 
III. III. Elétrons Elétrons de de valência:valência:
[Xe] 4f[Xe] 4f1414 6s 6s22 5d5d1010 (6(6aa camada é a camada de valência) camada é a camada de valência)
4.7 Exceções na 4.7 Exceções na distribuição eletrônicadistribuição eletrônica
Alguns elementos apresentam distribuição eletrônica diferente daAlguns elementos apresentam distribuição eletrônica diferente da
distribuição prevista pelo diagrama de Linus Paulling. Isso acontecedistribuição prevista pelo diagrama de Linus Paulling. Isso acontece
porque duas configurações eletrônicas são especialmente estáveis:porque duas configurações eletrônicas são especialmente estáveis:
subníveis completamente preenchidos (máximo de elétrons) e subníveissubníveis completamente preenchidos (máximo de elétrons) e subníveis
completamente semipreenchidos (metade do máximo de elétrons). Acompletamente semipreenchidos (metade do máximo de elétrons). A
grande estabilidade dessas situações está relacionada à perfeita simetria.grande estabilidade dessas situações está relacionada à perfeita simetria.
Os principais casos são:Os principais casos são:
• • nsns22 (n–1)d (n–1)d44 ⇒ nsns11 (n–1)d(n–1)d55 (Cromo (Cromo e e Molibdênio)Molibdênio)
O subnívelO subnível d pode comportar o número máximo de 10 elétrons e por pode comportar o número máximo de 10 elétrons e por
isso se um dos elétrons do subnívelisso se um dos elétrons do subnível s for para o for para o d , teremos um subnível, teremos um subnível
d com 5 elétrons (metade do número máximo) e, por com 5 elétrons (metade do número máximo) e, por tanto, muito estável.tanto, muito estável.
• • nsns22 (n–1)d (n–1)d99 ⇒ nsns11 (n–1)d (n–1)d1010 (Ouro, (Ouro, prata prata e e cobre)cobre)
O subnívelO subnível d pode comportar o número máximo de 10 elétrons e por pode comportar o número máximo de 10 elétrons e por
isso se um dos elétrons do subnívelisso se um dos elétrons do subnível s for para o for para o d , teremos um subnível, teremos um subnível
d com 10 elétrons (completamente preenchido) e por com 10 elétrons (completamente preenchido) e por tanto muito estável.tanto muito estável.
• • nsns22 (n–2)f (n–2)f66 ⇒ nsns11 (n–2)f (n–2)f77
O subnívelO subnível f pode comportar o número máximo de 14 elétrons e por pode comportar o número máximo de 14 elétrons e por
isso se um dos elétrons do subnívelisso se um dos elétrons do subnível s for para o for para o f , teremos um subnível, teremos um subnível
 f com 7 elétrons (metade do número máximo) e portanto muito estável. com 7 elétrons (metade do número máximo) e portanto muito estável.
• • nsns22 (n–2)f (n–2)f1313 ⇒ nsns11 (n–2)f (n–2)f1414
O subnívelO subnível f pode comportar o número máximo de 14 elétrons e por pode comportar o número máximo de 14 elétrons e por
isso se um dos elétrons do subnívelisso se um dos elétrons do subnível s for para o for para o f , teremos um subnível, teremos um subnível f 
com 14 elétrons (completamente preenchido) e, portanto, muito estável.com 14 elétrons (completamente preenchido) e, portanto, muito estável.
Ex. 7:Ex. 7: Analisemos a distribuição eletrônica do Cu Analisemos a distribuição eletrônica do Cu2929::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 4s 4s11 3d 3d1010
Ex. 8:Ex. 8: Analisemos a distribuição eletrônica do Cr Analisemos a distribuição eletrônica do Cr 2424::
1s1s22 2s 2s22 2p 2p66 3s 3s22 3p 3p66 4s 4s11 3d 3d55
4.8 Paramagnetismo, diamagnetismo e4.8 Paramagnetismo, diamagnetismo e
ferromagnetismoferromagnetismo
 A configuração eletrônica determina a maneira como os elementos se A configuração eletrônica determina a maneira como os elementos se
comportam quando submetidos a um campo magnético. A presença oucomportam quando submetidos a um campo magnético. A presença ou
não de elétrons desemparelhados irá reger esse comportamento.não de elétrons desemparelhados irá reger esse comportamento.
Elétron desemparelhado é aquele que se encontra sozinhoElétron desemparelhado é aquele que se encontra sozinho
em um determinado orbital. Por exemplo, o subnívelem um determinado orbital. Por exemplo, o subnível d tem 5 tem 5
orbitais (comporta no máximo 10 elétrons) e por isso os átomosorbitais (comporta no máximo 10 elétrons) e por isso os átomos
que apresentarem distribuição dque apresentarem distribuição d 11 (1 (1 ee–– desemparelhado), d desemparelhado), d 22 (2 (2 ee–– 
desemparelhados), ddesemparelhados), d33 (3 (3 ee––desemparelhados), ddesemparelhados), d44 (4 (4 ee–– desemparelhados), d desemparelhados), d55 
(5 (5 ee–– desemparelhados), d desemparelhados), d 66 (4 (4 ee–– desemparelhados), d desemparelhados), d 77 (3 (3 ee–– 
desemparelhados), ddesemparelhados), d88 (2 (2 ee–– desemparelhados) e ddesemparelhados) e d99 (1 (1 ee–– desemparelhado) desemparelhado)
apresentaram elétrons desemparelhados.apresentaram elétrons desemparelhados.
Os elementos paramagnéticos são aqueles que possuem elétronsOs elementos paramagnéticos são aqueles que possuem elétrons
desemparelhados. Esses elétrons se alinham quando na presença de umdesemparelhados. Esses elétrons se alinham quando na presença de um
campo magnético e criam um ímã que tem a capacidade de aumentarcampo magnético e criam um ímã que tem a capacidade de aumentar
ligeiramente a intensidade do campo magnético. Os materiais dessesligeiramente a intensidade do campo magnético. Os materiais desses
elementos químicos são fracamente atraídos pelos elementos químicos são fracamente atraídos pelos ímãs naturais. Algunsímãs naturais. Alguns
exemplos de espécies paramagnéticos são o alumínio, o magnésio e oexemplos de espécies paramagnéticos são o alumínio, o magnésio e o
sulfato de cobre.sulfato de cobre.
Os elementos diamagnéticos são aqueles que quando Os elementos diamagnéticos são aqueles que quando submetidos a umsubmetidos a um
campo magnético têm seus elétrons alinhados de campo magnético têm seus elétrons alinhados de tal maneira que geramtal maneira que geram
um campo de sentido contrário ao aplicado. São fracamente repelidosum campo de sentido contrário ao aplicado. São fracamente repelidos
pelos ímãs naturais e não apresentam elétrons desemparelhados. Algunspelos ímãs naturais e não apresentam elétrons desemparelhados. Alguns
exemplos de espécies diamagnéticas são o bismuto, o cobre, a prata eexemplos de espécies diamagnéticas são o bismuto, o cobre, a prata e
o chumbo.o chumbo.
Os elementos Os elementos ferromagnéticosferromagnéticos são aqueles que quando submetidossão aqueles que quando submetidos
a um campo magnético têm seus elétrons alinhados na mesma direçãoa um campo magnético têm seus elétrons alinhados na mesma direção
e sentido do campo. Os elementos fere sentido do campo. Os elementos ferromagnéticos também apresentamromagnéticos também apresentam
elétrons desemparelhados (assim como os paramagnéticos), mas aelétrons desemparelhados (assim como os paramagnéticos), mas a
grande diferença agora é que esse alinhamento ficará assim por tempogrande diferença agora é que esse alinhamento ficará assim por tempo
indeterminado, criando então um ímã. Para desmagnetizá-lo, deve-seindeterminado, criando então um ímã. Para desmagnetizá-lo, deve-seaplicar um campo magnético na direção oposta ou elevar a temperaturaaplicar um campo magnético na direção oposta ou elevar a temperatura
até um nível ideal, fazendo com que a organização dos elétrons se torneaté um nível ideal, fazendo com que a organização dos elétrons se torne
aleatória novamente.