Prof. Jackson Dória: Desvendando a Química

Distribuição eletrônica de Linus Pauling

O diagrama de Linus Pauling é um diagrama elaborado pelo químico norte-americano Linus Carl Pauling para auxiliar na distribuição dos elétrons pelos subníveis da eletrosfera. A eletrosfera é a região externa do átomo onde se localizam os elétrons.

A eletrosfera é dividida em sete camadas que recebem letras do alfabeto (K, L, M, N, O, P e Q) de acordo com a distância que há entre ela e o núcleo. São escritas em letras maiúsculas.

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Böhr, baseando-se em trabalhos anteriores, propôs que os elétrons giravam ao redor do núcleo do átomo em camadas eletrônicas ou níveis de energia. Também afirmou que estes elétrons não ganham nem perdem energia ao movimentar-se em sua camada. Porém, os elétrons de um átomo podem ganhar energia e saltar para uma camada mais externa. Assim, este átomo passa a ter seus elétrons em estado excitado. Quando os elétrons voltam para sua camada original, liberam a energia adquirida anteriormente na forma de fótons.

Cada camada da eletrosfera é dividida em subníveis. Os subníveis são designados por letras minúsculas: s (sharp = nítido), p (principal), d (diffuse = difuso), f (fundamental), g, h e i, sendo esses 3 últimos ausentes no diagrama convencional, pois apesar de existirem na teoria, não há átomo que possua tantos elétrons e que seja necessário utilizar esses subníveis.

Cada camada da eletrosfera é dividida em subníveis:

· A camada K é composta pelo subnível s.

· A camada L é composta pelos subníveis s e p.

· A camada M é composta pelos subníveis s, p e d.

· A camada N é composta pelos subníveis s, p, d e f.

· A camada O é composta pelos subníveis s, p, d, f e g.

· A camada P é composta pelos subníveis s, p, d, f, g, e h.

· A camada Q é composta pelos subníveis s, p, d, f, g, h e i

Os subníveis suportam no máximo:

· s - 2 elétrons.

· p - 6 elétrons.

· d - 10 elétrons.

· f - 14 elétrons.

· g - 18 elétrons.

· h - 22 elétrons.

· i - 26 elétrons.

Assim, a camada K, que só possui o subnível s, apresenta no máximo 2 elétrons. Já a camada L, que possui os subníveis s e p, apresenta no máximo 8 elétrons (2 provenientes do subnível s e 6 provenientes do subnível p) e assim sucessivamente.

Camada de valência é o último nível de uma distribuição eletrônica. Normalmente os elétrons pertencentes à camada de valência, são os que participam de alguma ligação química, pois são os mais externos. A contagem e distribuição dos elétrons é feita sempre de dentro (perto do núcleo) para fora.

Linus Carl Pauling, químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na seqüência das diagonais.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d

--------------------------------------------------------------------->
ordem crescente de energia

Onde cada número corresponde a uma camada eletrônica:

1=K

2=L

3=M

4=N

5=O

6=P

7=Q

Exemplo:

A camada de valência do As (arsênio), cujo número atômico é 33, é a camada N, pois é o último nível que contém elétrons.

A distribuição eletrônica deste átomo fica assim:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3

O número 4 corresponde à camada N. O subnível p da camada N, neste caso não está completo, pois sobraram apenas 3 elétrons para este subnível. A camada N, neste caso formada pelos subníveis s e p, soma um total de 5 elétrons. Quando completa, esta camada (N) comporta até 32 elétrons, pois é formada pelos subníveis s, p, d e f.

Distribuição Eletrônica em Íons

Átomo: nº de prótons = nº de elétrons
Íon: nº de prótons (p) ≠ nº de elétrons
Íon positivo (cátion): nº de p > nº de elétrons
Íon negativo (ânion): nº de p < nº de elétrons

Distribuição Eletrônica em Cátion
Retirar os elétrons mais externos do átomo correspondente. Exemplo:

Ferro (Fe) Z = 26 → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 (estado fundamental = neutro)

Fe²⁺ → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 (estado iônico). Em estado de cátion, este átomo tem 2 elétrons a menos, ou seja, duas cargas negativas a menos. Isso significa que ele se torna positivo.

Distribuição Eletrônica em Ânion
Colocar os elétrons no subnível incompleto. Exemplo:

Oxigênio (O) Z = 8 → 1s2 2s2 2p4 (estado fundamental = neutro)

O^2- → 1s2 2s2 2p6 (estado iônico). Em estado de ânion, este átomo recebeu 2 elétrons, ou seja, tem duas cargas negativas a mais. Isso significa que ele se torna negativo.

Exemplos de distribuição eletrônica:

1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.
Solução:
Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos:
K - 1s²
L - 2s² 2p⁶
M - 3s² 3p⁶ 3d⁵
N - 4s² 4p 4d 4f
O - 5s 5p 5d 5f
P - 6s 6p 6d
Q - 7s 7p
Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2

2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.
Solução:
K - 1s²
L - 2s² 2p⁶
M- 3s² 3p⁶ 3d¹⁰
N- 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f
O- 5s²5p⁶ 5d 5f
P- 6s 6p 6d
Q- 7s 7p
Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8

Desafio:

^{Na tabela periódica dos elementos, o grupo A está disposto em ordem crescente (1.A, 2.A, 3.A, 4.A, 5.A, 6.A, 7.A e 8.A), por que o grupo B não está em disposto ordem crescente?}

Resposta:

^{Porque no grupo B estão os elementos de transição, exemplo:}

^21Sc	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^¹^{=> 1+}	^{Elemento eletropositivo.}
^22T	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^²^{=> 2+}	^{Elemento eletropositvo.}
^23V	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^³^{=> 3+}	^{Elemento eletropositivo.}
^24Cr	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^⁴^{=> 4+}	^{Elemento eletropositivo/eletronegativo.}
^25Mn	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^⁵^{=> 3-}	^{Elemento eletronegativo.}
^26Fe	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^⁶^{=> 2-}	^{Elemento eletronegativo.}
^27Co	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^⁷^{=> 1-}	^{Elemento eletronegativo.}
^28Ni	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^⁸^{=> 0}	^{Elemento neutro.}
^29Cu	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^⁹^{=> 1+}	^{Elemento eletropositivo.}
^30Zn	^{- 1s}^²^{, 2s}^²^{, 2p}^⁶^{, 3s}^²^{, 3p}^⁶^{, 4s}^²^{, 3d}^¹⁰^{=> 2+}	^{Elemento eletropositivo.}

^{De acordo com o diagrama de Linus Pauling, a distribuição eletrônica dos elementos da família B, período 4 está acima. O grupo B não está em ordem crescente, pois na distribuição por seqüência dos elementos, o 21Sc doaria 1 elétron, o 22Ti doaria 2 elétrons, o 23V doaria 3 elétrons, o 24Cr doaria 4, o 25Mn perderia 3, o 26Fe perderia 2, o 27Co perderia 1, o 28N não perderia nem ganharia elétrons, o 29Cu doaria 1 e o 30Zn doaria 2 elétrons, obedecendo a ordem: D}^¹^{, D}^²^{, D}^³^{, D}^⁴^{, D}^⁵^{, D}^⁶^{, D}^⁷^{, D}^⁸^{, D}^⁹^{e D}^¹⁰^.

Observação:

^{Sabe-se que:}

^{IIIB = > d}^¹^{, IVB => d}^²^{, VB => d}^³^{, VI => d}^⁴^{, VII = >; d}^⁵^{, VIII => d}^⁶^, d^⁷^e d^⁸^{, IB = > d}^⁹^{e IIB =>d}^¹⁰^.

^{Por que ele agrupa a coluna do ferro (Fe), do cobalto (Co) e do níquel (Ni) como VIIIB?}

^Resposta:

^{^{Porque pertencem ao grupo de transição.}}

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terça-feira, 5 de abril de 2011

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