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A configuração eletrônica de um átomo é a representação numérica de elétrons nos seus orbitais atômicos. Esses orbitais, por sua vez, são regiões de formatos variados que ficam em volta do núcleo de um átomo — onde os elétrons mais circulam. A configuração serve para indicar quantos elétrons determinado átomo tem, além de quantos deles ocupam cada orbital. Entenda o básico desse assunto paras nunca mais ter dúvida nas aulas de química da escola!
Passos
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1Entenda o que é a configuração eletrônica. A configuração eletrônica mostra a distribuição de elétrons em um átomo ou uma molécula. Existe um sistema específico de notação que indica quantos elétrons costumam ser encontrados em cada um deles, o que facilita o estudo e a identificação de elementos específicos. [1] X Fonte de pesquisa
- A estrutura da tabela periódica é baseada na configuração eletrônica.
- Por exemplo: a notação de fósforo (P) é 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .
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2Entenda o que são camadas eletrônicas. As camadas eletrônicas são as áreas que ficam em volta do núcleo de um átomo, na qual os elétrons orbitam. Geralmente, cada átomo tem uma média de três camadas — e é a organização delas que recebe o nome "configuração eletrônica". Todos os elétrons que ocupam o mesmo espaço devem ter a mesma energia. [2] X Fonte de pesquisa
- As camadas eletrônicas também são conhecidas como "níveis de energia".
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3Entenda o que são orbitais atômicos. Quando um átomo recebe elétrons, eles preenchem orbitais diferentes seguindo uma ordem específica. Cada orbital completo contém um número par de elétrons. São eles: [3] X Fonte de pesquisa
- O orbital s (qualquer número da configuração eletrônica que é seguido por um "s") contém um único orbital. De acordo com o Princípio de Exclusão de Pauli , um único orbital pode conter no máximo 2 elétrons; sendo assim, cada orbital s pode conter 2 elétrons.
- O orbital p contém 3 orbitais e, portanto, pode carregar um total de 6 elétrons.
- O orbital d contém 5 orbitais e pode carregar 10 elétrons.
- O orbital f contém 7 orbitais e pode carregar 14 elétrons.
- Os orbitais g, h, i e k são teóricos e nenhum átomo conhecido tem elétrons neles. O orbital g tem 9 orbitais e, em teoria, pode carregar 18 elétrons; o h pode ter 11 orbitais e um total de 22 elétrons; o i pode ter 13 orbitais e um total de 26 elétrons; e o orbital k teria 15 orbitais e um máximo de 30 elétrons.
- Tente pensar em algum dispositivo mnemônico que faça sentido para você e ajude a memorizar a ordem das letras ( s, p, d, f, g, h, i, k ). [4] X Fonte de pesquisa
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4Entenda o que é a sobreposição orbital. Às vezes, os elétrons ocupam um mesmo espaço orbital. Por exemplo: imagine a molécula de di-hridrogênio (H 2 ). Os dois elétrons devem ficar próximos um ao outro para se conectar. Sendo assim, eles ocupam o mesmo espaço orbital — compartilhando-o ou se sobrepondo . [5] X Fonte de pesquisa
- Na sua notação, você só precisa trocar o número da fila por um valor que seja menor em uma unidade. Por exemplo: a configuração eletrônica do germânio (Ge) é 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d {10} 4p 2 . Apesar de o átomo chegar à fila de número 4, ainda há um "3d" no meio por causa da sobreposição. [6] X Fonte de pesquisa
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5Aprenda a usar tabelas de configuração eletrônica. Sempre que estiver com dificuldade de visualizar a notação, você pode usar uma tabela de configuração eletrônica para entender melhor o que precisa escrever. Monte a tabela com os níveis de energia passando pelo eixo-y e o tipo orbital passando pelo eixo-x. A partir de então, você só precisa desenhar a notação nos espaços correspondentes e seguir a linha que aparecer até chegar ao resultado. [7] X Fonte de pesquisa
- Por exemplo: se você quiser escrever a configuração eletrônica de berílio (Be), comece em "1s" e volte a "2s". Como o berílio só tem quatro elétrons, pare depois disso para chegar à notação 1s 2 2s 2 .
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1Descubra o número atômico do átomo. Cada átomo é associado a um número específico de elétrons. Para começar, encontre o símbolo do elemento na tabela periódica . O número atômico é um valor inteiro que começa em 1 (hidrogênio) e aumenta de uma em uma unidade a cada átomo seguinte. O número atômico do átomo equivale ao seu respectivo número de prótons — e, portanto, também ao número de elétrons em átomos com carga igual a zero. [8] X Fonte de pesquisa
- Como a tabela periódica é baseada na configuração eletrônica, você pode usá-la para determinar a notação de cada elemento.
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2Determine qual é a carga do átomo. Átomos sem carga têm o mesmo número de elétrons que é representado na tabela periódica, ao passo que átomos com carga (íons) têm um número maior ou menor de acordo com a magnitude da carga. Se você estiver mexendo com um átomo carregado, some ou subtraia os elétrons necessários: inclua 1 elétron para cada carga negativa e remova 1 para cada carga positiva. Veja alguns exemplos: [9] X Fonte de pesquisa
- Um átomo de sódio com carga +1 perderia um elétron do seu número atômico básico, que é 11. Sendo assim, o número total de elétrons seria 10.
- Um átomo de sódio com carga -1 ganharia um elétron do seu número atômico básico, que é 11. Sendo assim, o número total de elétrons seria 12.
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3Entenda a notação da configuração eletrônica. A configuração eletrônica serve para mostrar tanto o número de elétrons em um átomo quanto o número de elétrons em cada orbital de forma mais clara. Os orbitais são listados em sequência, com o número de elétrons em cada um sobrescrito à direita do nome. A última configuração eletrônica é uma sucessão de nomes e sobrescritos orbitais. [10] X Fonte de pesquisa
- A configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 é um exemplo simples. Ela mostra que há 2 elétrons no orbital 1s , 2 no 2s e 6 no 2p — o que leva a 2 + 2 + 6 = 10 elétrons no total. Essa configuração eletrônica corresponde a um átomo de neon sem carga (cujo número atômico é 10).
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4Memorize a ordem dos orbitais. Lembre-se de que os orbitais são enumerados de acordo com as camadas eletrônicas, mas ordenados em termos de energia. Por exemplo: o orbital 4s 2 completo tem menos energia (ou seja, é menos volátil) que um orbital 3d 10 incompleto; sendo assim, 4s vem antes. Depois de memorizar a ordem dos orbitais, você só precisa organizar cada um de acordo com o número de elétrons no átomo. A ordem de preenchimento fica assim: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s. [11] X Fonte de pesquisa
- A configuração eletrônica de um átomo com todos os orbitais preenchidos ficaria assim: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6 .
- Se todas as camadas do exemplo acima estivessem preenchidas, a lista corresponderia à configuração eletrônica de oganessônio (Og), 118, que é o átomo de maior número da tabela periódica. Portanto, essa configuração contém todas as camadas eletrônicas possíveis para qualquer átomo neutro.
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5Preencha os orbitais de acordo com o número de elétrons no átomo. Por exemplo: se você quisesse escrever a configuração eletrônica de um átomo de cálcio sem carga, teria que começar descobrindo o número atômico dele na tabela periódica. Esse número é 20; portanto, o passo seguinte seria escrever a configuração de um átomo com 20 elétrons seguindo a ordem acima. [12] X Fonte de pesquisa
- Preencha os orbitais de acordo com a ordem acima até chegar a um total de 20 elétrons. O orbital 1s tem 2 elétrons; o 2s tem 2; o 2p tem 6; o 3s tem 2; o 3p tem 6; e o 4s tem 2 (2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20). Sendo assim, a configuração eletrônica do cálcio é: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
- Lembre-se de que o nível de energia muda conforme se avança. Por exemplo: quando você estiver quase chegando ao quarto nível de energia, ele se transforma em 4s antes de 3d . Depois desse quarto nível, você vai chegar ao quinto, em que tem que voltar a seguir a ordem ( 5s e, depois, 4d ). Isso só acontece após o terceiro nível.
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6Use a tabela periódica como um atalho visual. Talvez você já tenha percebido que a forma da tabela periódica corresponde à ordem dos orbitais nas configurações eletrônicas. Por exemplo: os átomos na segunda coluna da esquerda sempre terminam em s 2 ; os da extrema direita da parte mais fina da tabela sempre terminam em d 10 etc. Sendo assim, use-a como guia visual na hora de escrever as configurações — lembrando-se de que a ordem de adicionar elétrons aos orbitais corresponde à posição na tabela como um todo. [13] X Fonte de pesquisa
- As duas colunas da extrema esquerda, em particular, representam átomos cuja configuração eletrônica termina no orbital s ; o bloco da direita da tabela representa aqueles cuja configuração termina no p ; os átomos da parte do meio terminam no d ; e os que ficam na parte inferior terminam no orbital f .
- Por exemplo: quando você for escrever a configuração eletrônica do cloro (Cl), pense em termos de "Este átomo fica na terceira fileira (ou terceiro "período") e na quinta coluna do bloco orbital p da tabela periódica. Portanto, a configuração eletrônica dele deve terminar em 3p 5 ".
- Atenção: as regiões orbitais d e f da tabela correspondem a níveis de energia diferentes da parte da tabela em que elas se encontram. Por exemplo: a primeira fileira do bloco orbital d corresponde ao orbital 3d , enquanto a primeira do orbital f corresponde ao 4f (apesar de estar no sexto período).
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7Use atalhos para representar configurações eletrônicas longas. Os átomos que ficam no canto direito da tabela periódica correspondem a elementos quimicamente estáveis conhecidos como gases nobres . Quando você precisar escrever uma configuração eletrônica muito longa, basta anotar o símbolo do gás mais próximo com menos elétrons do que o seu átomo entre colchetes e continuar o processo nos orbitais seguintes; [14] X Fonte de pesquisa
- Talvez seja mais fácil entender esse conceito com um exemplo. Imagine que você quer escrever a configuração de zinco (de número atômico 30) usando o atalho. A configuração eletrônica do zinco é: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Contudo, veja que 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 é a configuração de argônio, um gás nobre. Basta trocar essa parte da notação eletrônica do zinco pelo símbolo químico do argônio entre colchetes ( [Ar] ).
- Sendo assim, a configuração eletrônica do zinco abreviada é [Ar]4s 2 3d 10 .
- Ainda assim, não se pode escrever a notação de um gás nobre (como argônio) como [Ar]! Você precisa usar o gás nobre que vem antes do elemento. No caso do argônio, seria neon ( [Ne] ).
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Entenda a tabela periódica ADOMAH. Esse método de escrever configurações eletrônicas, criado pelo cientista europeu Valery Tsimmerman, não envolve memorização, mas sim uma versão adaptada da tabela periódica — visto que, em uma tabela tradicional, os números de períodos deixam de corresponder às camadas eletrônicas a partir da quarta fileira. Baixe um modelo da tabela adaptada em qualquer site da internet. [15] X Fonte de pesquisa
- Na tabela periódica ADOMAH, as fileiras horizontais representam grupos de elementos, como halogênios, gases inertes, metais alcalinos, metais alcalinoterrosos etc. As colunas, por sua vez, correspondem às camadas eletrônicas e às chamadas "cascatas" (linhas diagonais que conectam os blocos s, p, d e f ).
- O hélio (He) fica ao lado do hidrogênio (H), já que os dois são caracterizados pelo orbital 1s . Os blocos dos períodos ( s, p, d e f ) ficam do lado direito e os números de camadas ficam na base. Por fim, os elementos são apresentados em caixas retangulares numeradas de 1 a 120, com esses valores representando os números atômicos normais (ligados ao total de elétrons em um átomo neutro).
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2Encontre o seu átomo na tabela ADOMAH. Para escrever a configuração eletrônica de um elemento, você precisa encontrar o símbolo dele na tabela periódica ADOMAH e riscar todos os que têm números atômicos superiores. Por exemplo: caso você anotar a configuração eletrônica de érbio (Er, 68), elimine os elementos que vão de 69 a 120.
- Preste atenção aos números de 1 a 8 na base da tabela. Eles correspondem aos números das camadas eletrônicas ou colunas. Ignore as colunas cujos elementos estiverem todos riscados. No caso do érbio, as colunas restantes são 1, 2, 3, 4, 5 e 6.
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3Conte os orbitais até o seu átomo. Dê uma olhada nos símbolos do bloco do lado direito da tabela ( s, p, d e f ) e nos números da coluna que ficam na base e ignore as linhas diagonais entre eles. Depois, divida as colunas em conjuntos e liste os seus elementos em ordem crescente. Repetindo: ignore as colunas cujos elementos estiverem todos riscados. Anote os conjuntos a partir do número da coluna seguido do símbolo do bloco, como: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (no exemplo do érbio). [16] X Fonte de pesquisa
- Veja só: a configuração eletrônica acima, de érbio, está escrita na ordem ascendente dos números de camadas — mas também poderia ser escrita na ordem do preenchimento orbital. Siga as "cascatas" de cima a baixo, em vez das colunas, na hora de anotar os conjuntos de colunas e blocos: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .
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4Conte os elétrons de cada orbital. Conte os elementos que você não riscou em cada bloco-coluna, distribuindo um elétron para cada elemento, e anote a quantidade ao lado dos símbolos dos blocos em cada conjunto: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . No nosso exemplo, essa seria a configuração eletrônica do érbio. [17] X Fonte de pesquisa
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5Aprenda a identificar configurações eletrônicas irregulares. Existem 18 exceções comuns às configurações eletrônicas de átomos no seu estado de menor energia. Eles fogem da regra geral apenas nas últimas duas ou três posições de elétrons. Nesses casos, a configuração mantém os elétrons em um estado de energia mais baixo do que na configuração normal do átomo. Essas exceções são:
- Cr (..., 3d5, 4s1); Cu (..., 3d10, 4s1); Nb (..., 4d4, 5s1); Mo (..., 4d5, 5s1); Ru (..., 4d7, 5s1); Rh (..., 4d8, 5s1); Pd (..., 4d10, 5s0); Ag (..., 4d10, 5s1); La (..., 5d1, 6s2); Ce (..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd (..., 4f7, 5d1, 6s2); Au (..., 5d10, 6s1); Ac (..., 6d1, 7s2); Th (..., 6d2, 7s2); Pa (..., 5f2, 6d1, 7s2); U (..., 5f3, 6d1, 7s2); Np (..., 5f4, 6d1, 7s2) and Cm (..., 5f7, 6d1, 7s2).
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1Aprenda a fazer a notação de cátions. O processo de notação de cátions é bem parecido com o de átomos neutros em seu estado fundamental. Comece removendo os elétrons do orbital p , depois do s e depois do d . [18] X Fonte de pesquisa
- Por exemplo: a configuração eletrônica do cálcio (Z = 20) em seu estado fundamental é 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . O íon de cálcio, por outro lado, tem 2 elétrons a menos — e, assim, você teria que começar removendo essa dupla da camada mais externa (4). Sendo assim, a configuração dele seria 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .
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2Aprenda a fazer a notação de ânions. Você precisa usar o princípio de Aufbau para fazer a notação de ânions. Esse princípio diz que os elétrons preenchem os níveis de menor energia antes dos que têm mais energia. Sendo assim, o processo deve começar de fora e só então partir para dentro. [19] X Fonte de pesquisa
- Por exemplo: o cloro neutro (Z = 17) tem 17 elétrons e notação 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 . O íon de cloro, por sua vez, tem 18 elétrons — que você precisa incluir logo no nível de energia mais externo. Portanto, a sua notação é 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .
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3Aprenda a fazer a notação de crômio e cobre. Toda regra tem a sua exceção. Apesar de a maioria dos elementos seguir o princípio de Aufbau, o crômio (Cr) e o cobre (Cu) não seguem. Em vez de partir em direção ao nível de menor energia, esses elétrons são adicionados ao nível que os torna mais estáveis. Como são apenas dois elementos, vale a pena tentar memorizar as suas respectivas notações. [20] X Fonte de pesquisa
- Cr = [Ar] 4s 2 3d 5 .
- Cu = [Ar] 4s 1 3d<sup{10} .
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Dicas
- Você também pode escrever a configuração eletrônica de um elemento seguindo a configuração da camada de valência, que corresponde aos últimos orbitais s e p . Por exemplo: a notação de antimônio seria 5s 2 5p 3 .
- Por fim, você tem a opção de usar calculadoras de configuração eletrônica na internet. Basta digitar o nome ou o símbolo do elemento. O problema é que elas não mostram o cálculo, somente o resultado.
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Referências
- ↑ https://www.chem.fsu.edu/chemlab/chm1045/e_config.html
- ↑ https://www.goodscience.com.au/year-9-chemistry/electron-configuration-elements-1-20/
- ↑ https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Map%3A_Organic_Chemistry_(McMurry)/01%3A_Structure_and_Bonding/1.03%3A_Atomic_Structure_-_Orbitals
- ↑ https://www.mnemonic-device.com/chemistry/sober-physicists-dont-find-giraffes-hiding-in-kitchens/
- ↑ https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_-_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/09._Molecular_Geometry_and_Bonding_Theories/9.4%3A_Covalent_Bonding_and_Orbital_Overlap
- ↑ https://sciencing.com/determine-valence-orbital-element-8415138.html
- ↑ https://www.khanacademy.org/science/class-11-chemistry-india/xfbb6cb8fc2bd00c8:in-in-structure-of-atom/xfbb6cb8fc2bd00c8:in-in-electronic-configuration-of-atoms/a/electron-configurations-article
- ↑ https://brilliant.org/discussions/thread/periodic-table-ii-chemistry/
- ↑ https://chem.libretexts.org/Courses/Nassau_Community_College/Organic_Chemistry_I_and_II/01%3A_Introduction_and_Review/1.04%3A_Electron_Configurations
- ↑ https://chem.libretexts.org/Courses/Nassau_Community_College/Organic_Chemistry_I_and_II/01%3A_Introduction_and_Review/1.04%3A_Electron_Configurations
- ↑ https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Quantum_Mechanics/10%3A_Multi-electron_Atoms/Electron_Configuration
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- ↑ https://chem.libretexts.org/Courses/Nassau_Community_College/Organic_Chemistry_I_and_II/01%3A_Introduction_and_Review/1.04%3A_Electron_Configurations
- ↑ http://www.1728.org/shells.htm
- ↑ https://perfectperiodictable.com/
- ↑ https://perfectperiodictable.com/userguide.html
- ↑ https://perfectperiodictable.com/userguide.html
- ↑ https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_(Zumdahl_and_Decoste)/08%3A_Bonding_General_Concepts/13.04_Ions%3A_Electron_Configurations_and_Sizes
- ↑ https://www.chem.fsu.edu/chemlab/chm1045/e_config.html
- ↑ https://www.chem.fsu.edu/chemlab/chm1045/e_config.html
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