Configuração eletrônica

Definição

Configuração eletrônica é a distribuição de elétrons de um átomo ou molécula (ou outra estrutura física) em orbitais atômicos ou moleculares; por exemplo, a configuração eletrônica de um átomo de néon é 1s² 2s² 2p⁶.

As configurações eletrônicas descrevem os elétrons como cada um se movendo independentemente em um orbital, em um campo médio criado por todos os outros orbitais.

A partir da configuração eletrônica, é possível determinar a reatividade e o potencial de corrosão dos átomos.

O que é

A configuração eletrônica geralmente se refere ao arranjo de elétrons ao redor do núcleo de um átomo em seu estado fundamental, o estado em que todos os elétrons do átomo existem no nível de energia mais baixo possível.

Os diferentes níveis de energia ocupados pelos elétrons são freqüentemente chamados de conchas que circundam o núcleo do átomo. Cada concha é designada por um número inteiro, começando com 1.

Quanto maior o número da concha, maior a sua distância do núcleo do átomo. Os elétrons em cada invólucro existem em regiões chamadas orbitais ou subcascas que são designadas s, p, de ef.

Cada invólucro de elétrons pode ser ocupado por não mais que 2n ² elétrons, nos quais “n” representa o número do invólucro.

A primeira concha, que está mais próxima do núcleo, conterá apenas dois elétrons, o segundo oito, o terceiro 18, e assim por diante. Dentro de uma concha, cada orbital pode ser ocupado por não mais que dois elétrons.

Cada concha contém o mesmo tipo de orbital encontrado na concha anterior e um novo tipo de orbital também.

A primeira concha contém apenas um orbital s, mas a segunda concha contém um orbital s e três orbitais p; cada um desses orbitais p pode conter dois elétrons, de modo que os orbitais p combinados dentro de uma concha podem conter até seis elétrons.

A terceira concha tem um orbital s, três orbitais p e cinco orbitais d.

Os sete orbitais f ocorrem pela primeira vez na quarta concha, que também contém um orbital s, três orbitais p e cinco orbitais d.

Orbitais além dos orbitais f existem, mas raramente são discutidos.

Por exemplo, a configuração eletrônica do elemento sódio é 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹, o que significa que os 11 elétrons do sódio são encontrados no primeiro, segundo e terceiro invólucros de elétrons.

Os orbitais s do primeiro e do segundo invólucro contêm, cada um, dois elétrons, e o orbital p do segundo possui seis elétrons.

O orbital s da terceira camada contém apenas um elétron; seus três orbitais p e cinco orbitais d estão desocupados.

Ao escrever a notação de configuração eletrônica, o sobrescrito na letra que indica um tipo de orbital nunca pode ser maior que o número máximo de elétrons que podem ocupar esse tipo de orbital. Os sobrescritos para s, p, def nunca serão maiores que 2, 6, 10 e 14, respectivamente.

Os reservatórios e orbitais de menor energia são preenchidos antes daqueles com um nível de energia mais alto.

Isso não significa, no entanto, que uma camada seja completamente preenchida antes que os elétrons comecem a ocupar a próxima camada. Um gráfico de configuração mostra que o orbital 4s será ocupado antes dos orbitais 3d.

Isso acontece porque, à medida que o número de elétrons aumenta, os elétrons interagem entre si e criam condições nas quais o orbital superior é o estado de energia mais baixo para o próximo elétron ocupar.

Compreender a configuração eletrônica é particularmente importante para o estudo da química. Isso ocorre porque as reações químicas geralmente ocorrem nos elétrons de valência ou de camada externa.

A configuração eletrônica da camada de valência fornece informações importantes sobre como cada elemento reage com os outros.

Átomo

A configuração eletrônica de um átomo é a representação do arranjo de elétrons distribuídos entre as conchas e sub-conchas orbitais.

Geralmente, a configuração eletrônica é usada para descrever os orbitais de um átomo em seu estado fundamental, mas também pode ser usada para representar um átomo que se ionizou em um cátion ou ânion, compensando com a perda ou ganho de elétrons em seus subsequentes orbitais.

Muitas das propriedades físicas e químicas dos elementos podem ser correlacionadas com suas configurações eletrônicas exclusivas.

Os elétrons de valência, elétrons na camada mais externa, são o fator determinante para a química única do elemento.

Estrutura eletrônica

Configuração eletrônica, também chamada estrutura eletrônica, o arranjo de elétrons em níveis de energia em torno de um núcleo atômico.

De acordo com o modelo atômico mais antigo da concha, os elétrons ocupam vários níveis, desde a primeira concha mais próxima ao núcleo, K, até a sétima concha, Q, mais distante do núcleo.

Em termos de um modelo mecânico quântico mais refinado, os invólucros K-Q são subdivididos em um conjunto de orbitais (ver orbital), cada um dos quais pode ser ocupado por não mais do que um par de elétrons.

A configuração eletrônica de um átomo no modelo atômico do invólucro pode ser expressa indicando o número de elétrons em cada invólucro começando com o primeiro.

Por exemplo, o sódio (número atômico 11) tem seus 11 elétrons distribuídos nas três primeiras conchas da seguinte forma: as conchas K e L são completamente preenchidas, com 2 e 8 elétrons respectivamente, enquanto a concha M é parcialmente parcialmente preenchida com um elétron.

A configuração eletrônica de um átomo no modelo de mecânica quântica é declarada listando os orbitais ocupados, em ordem de preenchimento, com o número de elétrons em cada orbital indicado por sobrescrito.

Nesta notação, a configuração eletrônica de sódio seria 1s²2s²2p⁶3s¹, distribuída nos orbitais como 2-8-1.

Freqüentemente, é utilizado um método abreviado que lista apenas os elétrons que excedem a configuração de gás nobre imediatamente anterior ao átomo na tabela periódica.

Por exemplo, o sódio tem um elétron 3s acima do gás nobre neon (símbolo químico Ne, número atômico 10) e, portanto, sua notação abreviada é [[Ne]3s¹.

Os elementos do mesmo grupo na tabela periódica têm configurações eletrônicas semelhantes. Por exemplo, os elementos lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e francium (metais alcalinos do Grupo I) possuem configurações eletrônicas que mostram um elétron no orbital s mais externo (mais frouxamente ligado).

Esse chamado elétron de valência é responsável pelas propriedades químicas semelhantes compartilhadas pelos elementos alcalinos mencionados no Grupo I: brilho metálico brilhante, alta reatividade e boa condutividade térmica.

Resumo

As configurações eletrônicas são uma maneira simples de anotar as localizações de todos os elétrons em um átomo.

Como sabemos, os prótons com carga positiva no núcleo de um átomo tendem a atrair elétrons com carga negativa. Embora todos esses elétrons fiquem dentro do átomo por causa de sua atração pelos prótons, eles também se repelem mutuamente, fazendo com que eles se espalhem pelo núcleo em padrões regulares.

Isso resulta em belas estruturas geométricas chamadas orbitais que representam as regiões distintas ao redor do núcleo que cada elétron traça.

A razão pela qual os elétrons tendem a permanecer em seus orbitais separados, em vez de se acumularem, é o Princípio de Exclusão de Pauli, um teorema da mecânica quântica que determina que nenhum elétron jamais possa estar no mesmo lugar.

O princípio de exclusão de Pauli surge mais do que apenas a repulsão eletrostática de elétrons negativos: provém de princípios físicos fundamentais que restringem todas as partículas subatômicas.

Os orbitais representam “endereços” identificáveis para cada elétron ao redor de um átomo. Pense nos elétrons como inquilinos em um dos vários blocos de apartamentos localizados perto de um belo parque.

Todos os elétrons querem viver perto do parque (núcleo), mas nem todos podem viver no mesmo lugar. Em vez disso, alguns elétrons vivem nos apartamentos mais próximos do núcleo, mas à medida que o número de elétrons que querem viver perto de um determinado núcleo aumenta, alguns deles precisam se mover, pois os apartamentos mais próximos do núcleo se enchem.

Isso descreve uma tendência observada na tabela periódica: elementos com pequeno número atômico (e, portanto, menos elétrons) tendem a ter a maioria de seus elétrons vivendo em orbitais próximos ao núcleo.

À medida que avançamos na tabela periódica, os orbitais e os níveis de energia mais distantes do núcleo começam a se encher de elétrons.

Para rastrear onde um determinado elétron mora em um átomo, você precisa saber não apenas a que distância do núcleo ele é encontrado (o que determina seu nível de energia, pois os elétrons mais distantes do núcleo tendem a ter energia mais alta), mas também o tipo de orbital em que ele pode ser encontrado. Pense nisso como saber não apenas em qual prédio (nível de energia) o elétron mora, mas também o número do apartamento.

Fonte: chem.libretexts.org/www.chem.fsu.edu/www.wisegeek.org/www.khanacademy.org/education.jlab.org/www.chemistrytutorials.org/www.sussexvt.k12.de.us