como determinar a energia colombianas de um orbital atômico?

Quando um planeta se move ao redor do sol, você pode traçar um caminho definido para ele, que é chamado de órbita. Uma visão simples do átomo parece semelhante e você pode ter imaginado os elétrons em órbita ao redor do núcleo. A verdade é diferente e os elétrons de fato habitam regiões do espaço conhecidas como orbitais. Órbitas e orbitais parecem semelhantes, mas têm significados bastante diferentes. É essencial que você entenda a diferença entre eles.

Para traçar um caminho para algo, você precisa saber exatamente onde o objeto está e ser capaz de descobrir exatamente onde será um instante depois. Você não pode fazer isso por elétrons. O Princípio da Incerteza de Heisenberg diz - fracamente - que você não pode saber com certeza onde um elétron está e para onde está indo. (O que realmente diz é que é impossível definir com absoluta precisão, ao mesmo tempo, tanto a posição quanto o momento de um elétron.)

Isso torna impossível desenhar uma órbita de um elétron em torno de um núcleo.

No entanto, os elétrons não podem ser descritos como partículas sólidas, portanto uma comparação mais precisa seria a de uma atmosfera em torno de um núcleo.

Os orbitais são representados por nuvens eletrônicas e são diferentes para cada tipo de ligação; assim, para uma ligação do tipo stemos um orbital esférico; e para uma ligação p, temos um orbital na forma de duplo ovoide. Para o orbital de tipo p, há três possibilidades, pois existem três orientações espaciais possíveis (x, y, z):

Esses orbitais são representados graficamente por ○ ou □:

Segundo o Princípio de Exclusão de Pauling, em cada orbital cabem no máximo dois elétrons. Para os orbitais que não possuem os dois elétrons, dizemos que estão incompletos e que são elétrons isolados ou desemparelhados.

Além disso, ao se preencher os orbitais, isto é, fazer a distribuição eletrônica, isso deve ser feito segundo a Regra de Hund ou Regra de máxima multiplicidade, que diz que esse preenchimento deve ser feito de um modo que se obtenha o maior número possível de orbitais desemparelhados. Nesse preenchimento, normalmente se simboliza cada elétron por uma seta (voltada para cima ou para baixo) com o sentido de acordo com o spin do elétron.

Em termos simples, isso significa que ao preenchermos os orbitais, primeiro devemos preencher todos eles com apenas uma seta cada um, sendo que todas estarão voltadas para o mesmo sentido e, se ainda houver mais elétrons, continua-se preenchendo os orbitais com setas no outro sentido.

Por exemplo, o hidrogênio (H) é o elemento mais simples, pois possui apenas um elétron, portanto ele só possui um orbital do tipo p com um elétron, que é representado da seguinte forma:

Já o hélio possui dois elétrons; assim, para ele, temos:

Veja a seguir outros exemplos com mais elétrons:

Nesses dois últimos casos é possível ver que a distribuição eletrônica é feita primeiro preenchendo todos os orbitais com apenas um elétron cada um, num mesmo sentido (veja que todas as setas estão para cima). Nos exemplos a seguir, mostra que só depois que todos os orbitais foram preenchidos com um elétron é que se preenche com o outro elétron.