O modelo atômico proposto pelo estudioso Niels Bohr era composto por um núcleo central e órbitas elípticas por onde todos os elétrons transitam. Com isso, surgiu a distribuição eletrônica, que classifica níveis e subníveis de energia para os elétrons.
Por meio desse conhecimento, foi possível entender a ionização dos átomos, as interações químicas e a estabilidade de cada elemento. Nos vestibulares, esse assunto aparece de maneira prática, com aplicação do diagrama de energia, ou de maneira teórica, como interpretação das camadas eletrônicas.
Para te ajudar a compreender melhor esse assunto e exemplificar a distribuição eletrônica, o Estratégia Vestibulares preparou um resumo com os principais conceitos. Acompanhe agora!
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Camadas Eletrônicas
As camadas eletrônicas, também chamadas de níveis energéticos, são órbitas em que os elétrons podem se mover: algumas estão mais próximas e outras mais distantes do núcleo atômico.
Para os atuais elementos da tabela periódica, são quantificados 7 níveis de energia, simbolizados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. De forma que a camada K é a mais próxima do núcleo e a camada Q a mais afastada dele.
Além disso, esses níveis energéticos podem ser representados por números, conforme a lista abaixo:
- K → n=1;
- L → n=2;
- M → n=3;
- N → n=4;
- O → n=5;
- P → n=6; e
- Q → n=7.
Veja a distribuição eletrônica do átomo de carbono, que contém 6 elétrons: 2 deles estão na camada K e os outros 4 na camada L.
+ Veja também: Modelos atômicos
Como os elétrons se distribuem nas camadas eletrônicas?
Agora que você já se familiarizou com os níveis de energia, chegou a hora de entender a organização dos elétrons dentro dessas camadas.
Em primeira instância, é necessário saber que cada nível energético suporta uma capacidade máxima de elétrons em sua órbita:
- O nível K aceita no máximo 2 elétrons;
- A camada L suporta 8 elétrons;
- O nível energético M suporta 18 elétrons;
- As camadas N e O aceitam o máximo de 32 elétrons cada uma;
- O nível de energia P, por sua vez, é capaz de possuir até 18 elétrons; e
- Por fim, a camada eletrônica Q também aceita 8 elétrons em sua órbita.
Além das regras supracitadas, estudos apontam que os átomos mais estáveis são aqueles que apresentam 8 elétrons na camada de valência. Essa camada de valência é a última camada a ser preenchida no átomo.
Para memorização, lembre-se que a valência está relacionada com o nível energético de maior número da distribuição eletrônica. No caso do átomo de cálcio, por exemplo, é o 4º nível energético, representado pela letra N.
Subníveis energéticos
Além dessa classificação mais abrangente, os elétrons podem ser distribuídos dentro de cada camada conforme subníveis de energia. Essas subcamadas são nomeadas pelas letras s, p, d e f — você pode decorar essa sequência com a frase “SoPa De Feijão”.
A quantidade de energia nesses subníveis, de forma que s tem a menor quantidade, enquanto f é a mais energética. De forma que:
- O subnível s suporta 2 elétrons;
- p suporta 6 deles;
- por sua vez, d aceita 10 partículas negativas; e
- enfim, f tem a capacidade de 14 elétrons.
Diagrama de Linus-Pauling
O diagrama de Linus-Pauling, também chamado de diagrama da distribuição eletrônica, é utilizado para organizar os elétrons tanto nas camadas eletrônicas, como nos subníveis energéticos.
Para construí-lo, é necessário dispor as letras das camadas uma em baixo da outra. Depois, colocam-se os números que as representam (exemplo, K=1, L=2) ao lado das letras. Por fim, adicionam-se os subníveis energéticos até que a capacidade máxima da camada seja atingida.
Veja a figura, que separada cada uma das etapas por cores diferentes:
Agora que você já sabe como construir o diagrama de Linus-Pauling, é necessário manter em mente que o preenchimento dos elétrons se dá em ordem crescente de energia.
Ou seja, primeiro serão preenchidos os subníveis menos energéticos. Para facilitar essa compreensão, o diagrama da distribuição eletrônica utiliza uma seta que guia a organização dos elétrons.
Dessa forma, a distribuição eletrônica acontece na seguinte ordem:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6
Veja uma exemplos da aplicação do diagrama de Linus-Pauling com os elementos a seguir:
Ferro → 26 elétrons
1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 3d6
4s2
Observe que a camada de maior número energético é a de número 4, representada pela letra N — essa é a camada de valência desse elemento.
Note ainda, que o último componente da distribuição é 3d6. Isso indica que não haviam mais elétrons sobrantes no átomo para atingir a capacidade máxima do subnível energético.
Outro ponto importante é saber que o subnível mais energético de um átomo é aquele em que se encontra o último elétron da distribuição — perante o sentido da seta do diagrama, sabe-se que o último elétron do Ferro está no subnível 3d.
Nitrogênio → 7 elétrons
1s2
2s2 2p3
O maior nível energético é o 2º, também chamado de camada L, e essa é a camada de valência do nitrogênio. Além disso, o último elétron está no subnível 2p — esse é o subnível mais energético desse elemento.
Distribuição eletrônica em cátions e ânions
Para fazer a distribuição eletrônica de átomos que perderam elétrons (cátions) ou aqueles que ganham elétrons (ânions), é necessário seguir algumas regras.
A adição ou remoção dessas partículas negativas sempre acontece na camada de valência do átomo. No caso do Ferro, por exemplo, a perda de elétrons acontece no 4º nível energético, veja o exemplo:
26Fe2+ → perdeu 2 elétrons (26-2=24 elétrons)
Sabe-se que a distribuição eletrônica normal desse elemento é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Dessa forma, retiram-se os dois elétrons da camada de valência e a distribuição será:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
Outro exemplo pode ser o ânion Cloro:
17Cl-1 → ganhou um elétron (17 + 1 = 18 elétrons)
O átomo de Cloro, em seu estado natural, possui 17 elétrons: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Como o maior nível energético é o 3º, o elétron deve ser adicionado nessa camada, de forma que a distribuição eletrônica do ânion Cloro será: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
Questão sobre distribuição eletrônica
Para treinar seu conhecimento sobre a distribuição dos elétrons entre as camadas energéticas e seus subníveis, resolva a questão abaixo. Depois, compare seu raciocínio com aquele proposto pela Coruja.
UFSM 2013
Como é difícil para o escoteiro carregar panelas, a comida mateira é usualmente preparada enrolando o alimento em folhas de papel alumínio e adotando uma versão moderna de cozinhar com o uso de folhas ou argila. A camada de valência do elemento alumínio no seu estado fundamental é a __________, e o seu subnível mais energético é o _______.
Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas.
a) terceira —3s
b) segunda —2p
c) segunda —3p
d) primeira —3s
e) terceira —3p
Ao consultar uma tabela periódica, constata-se que o elemento Alumínio possui 13 prótons e 13 elétrons em sua composição atômica.
Com base nisso, faz-se a distribuição eletrônica:
1s2
2s2 2p6
3s2 3p1
Observa-se, então, que o maior nível energético é o 3º — representa a camada de valência desse elemento. Além de que, o subnível mais energético é aquele que possui o último elétron da distribuição eletrônica: de nesse caso é o 3p.
A alternativa correta é a letra E.
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