Modo de organização dos elétrons ao redor do núcleo
Distribuição eletrônica ou configuração eletrônica corresponde ao modo como os elétrons estão organizados ao redor do núcleo do átomo, ocupando as sete camadas eletrônicas (K, L, M, N, O, P e Q) e relacionando-se com as linhas horizontais da tabela periódica (1 a 7).
A maneira de organização do átomo foi desenvolvido pelo físico Ernest Rutherford, por volta de 1911. De acordo com ele, o átomo é formado por partículas subatômicas: prótons (cargas elétricas positivas), elétrons (cargas elétricas negativas) e nêutrons (sem carga elétrica).
O físico também indicou que o átomo é composto por órbitas circulares, que ficam ao redor no núcleo e os elétrons dispostos sob ela. Essa hipótese ficou conhecida como o "Modelo atômico de Rutherford", que assemelha-se ao Sistema Solar, cujo os elétrons seriam os planetas e o núcleo o sol.
Modelo de orbitais proposto por Rutherford. (Foto: Wikipédia)
Rutherford ainda afirmou que ao ser cedida energia para um átomo, os seus elétrons são capazes de absorvê-la e saltam para níveis energéticos mais distantes do núcleo. Os seus estudos foram complementados por Niels Henrick David Bohr, dando origem ao "Modelo Rutherford – Bohr".
Os avanços de Bohr
Com base nos estudos de radiação eletromagnética, elaborados por Albert Einstein e Max Planck, Bohr desenvolveu seu modelo atômico. O primeiro postulado, que complementa as ideias Rutherford, afirma que:
“Os elétrons que circundam o núcleo atômico existem em órbitas que têm níveis de energia quantizados”.
Os níveis, como já vimos, correspondem às sete camadas representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. Dito isso, algumas interpretações podem ser feitas:
• Os elementos químicos que ocupam a mesma linha possuem os mesmos níveis de energia e número máximo de elétrons;
• K é a primeira camada, sendo a mais próxima do núcleo a e de menor energia;
• Q é a sétima camada, sendo a mais afastada do núcleo e a de maior energia.
Na tabela abaixo, podemos observar a quantidade máxima de elétrons que podem ocupar os níveis de energia e, respectivamente, as camadas eletrônicas:
Nível de energia | Camada eletrônica | Qtd. máxima de elétrons |
1° | K | 2 |
2° | L | 8 |
3° | M | 18 |
4° | N | 32 |
5° | O | 32 |
6° | P | 18 |
7° | Q | 2 |
Aplicação
Agora que você já conhece as camadas e quantos elétrons podem circular em cada uma delas, a distribuição eletrônica de qualquer elemento químico pode ser realizada observando o seu número atômico na tabela periódica. Observe alguns exemplos:
Hidrogênio (H): número atômico 1
K = 1
Lítio (L): número atômico 3
K = 2; L = 1
Sódio (Na): número atômico 11
K = 2; L = 8; M = 1
Argônio (Ar): número atômico 18
K = 2; L = 8; M = 8
Diagrama de Linus Pauling
O químico Linus Pauling desenvolveu uma representação gráfica de subníveis (s, p, d e f), que comportam 2, 6, 10 e 14 elétrons, respectivamente. Esses subníveis representam os números quânticos que indicam a energia do elétron dentro deles, organizando-se da seguinte forma:
• Camada K é composta pelo subnível s;
• Camada L é composta pelos subníveis s e p;
• Camada M é composta pelos subníveis s, p e d;
• Camada N é composta pelos subníveis s, p, d e f;
• Camada O é composta pelos subníveis s, p, d e f;
• Camada P é composta pelos subníveis s, p e d;
• Camada Q é composta pelos subníveis s e p.
O diagrama de Pauling permite visualizar de maneira clara como os elétrons estão distribuídos nos níveis, subníveis e camada de valência (última camada), sendo este local onde os elétrons mais energéticos atuam nas reações químicas.
De acordo com a Teoria do Octeto, a estabilidade eletrônica é alcançada pelos átomos após ocuparem sua camada de valência com oito elétrons (exceto o hélio). Isso é realizado, justamente, através das ligações químicas. Os subníveis são ordenados de acordo com o modelo abaixo:
Diagrama de Pauling. (Foto: Educa Mais Brasil)
Aplicação
Para realizar a distribuição eletrônica de um elemento, através do Diagrama de Linus Pauling, o primeiro passo é identificar o número atômico na tabela periódica. Em seguida, percorrer as diagonais de acordo o modelo acima. Por fim, preencher os subníveis com a quantidade máxima de elétrons por camadas e subníveis.
Observe os exemplos:
Sódio (N): número atômico 11
Distribuição do sódio.
Distribuição por camadas: k = 2; L = 8; M = 1
Ferro (Fe): número atômico 26
Distribuição do ferro.
Distribuição por camadas: K = 2; L = 8; M = 14; N = 2.