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Números Quânticos. As orbitais atómicas são caracterizadas através dos chamados números quânticos, que fornecem informação sobre a energia, tamanho, forma.

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1 Números Quânticos

2 As orbitais atómicas são caracterizadas através dos chamados números quânticos, que fornecem informação sobre a energia, tamanho, forma e orientação da orbital. (n,, m ) Caracterização das orbitais atómicas

3 Número quântico principal (n): relaciona-se com a energia e o tamanho da orbital n = 1, 2, 3, … Diferentes valores de n identificam diferentes camadas Quanto maior o n, maior o tamanho da orbital Quanto maior o n, maior a distância do electrão ao núcleo atómico

4 Número quântico secundário (): relaciona-se com a forma e o tipo de orbital = 0, 1, … n-1 Diferentes valores de significam diferentes subcamadas ou subníveis Diferentes subcamadas de um mesmo nível de energia apresentam diferentes valores de energia

5 Número quântico magnético (m ): relaciona-se com a orientação da orbital no espaço m = -, …, 0, … + Por cada valor de existem (2+1) valores de m O número de valores possíveis de m numa subcamada indica o número de orbitais que cada subcamada pode suportar

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7 Caracterização de um electrão num átomo: Número quântico de spin (m s ): relaciona-se com o sentido do movimento de rotação do electrão na orbital ou (n,, m, m s )

8 Exemplo: n = 2 = 0 m = 0m s = ou m s = (2, 0, 0, )ou (2, 0, 0, ) Os valores de m s não têm qualquer efeito na energia, tamanho, forma ou orientação de uma orbital mas desempenham um papel fundamental na determinação do arranjo dos electrões numa orbital

9 Configurações electrónicas dos átomos

10 Configuração electrónica de um átomo Representação esquemática da distribuição dos electrões de um átomo de um determinado elemento forma como os electrões estão distribuídos pelas várias orbitais atómicas

11 As orbitais serão representadas por um diagrama de caixas. Os electrões serão representados por setas, de direcções opostas (spins opostos). representa uma orbital com dois electrões.

12 Princípio da Energia Mínima Os electrões deverão ocupar as orbitais por uma ordem, tal que resulte na menor energia para o átomo. Este princípio aplica-se às espécies monoelectrónicas (possuem apenas um electrão) e aos átomos polielectrónicos.

13 Espécies monoelectrónicas Átomo de Hidrogénio (H) um electrão Configuração electrónica: 1s 1 representa o número quântico principal, n representa o número quântico secundário, representa o número de electrões na orbital

14 Nos átomos polielectrónicos, como é que se distribuem os electrões pelas orbitais? A distribuição dos electrões de átomos polielectrónicos pelas orbitais atómicas obedece a regras e princípios.

15 Regras de preenchimento das orbitais atómicas Princípio da Energia Mínima Princípio de Exclusão de Pauli Regra de Hund

16 Princípio de Exclusão de Pauli Numa orbital, no máximo, só podem existir dois electrões com spins opostos.

17 Átomo de Hélio ( 2 He ) dois electrões Configuração electrónica: 1s 2 representa o número quântico principal, n representa o número quântico secundário, representa o número de electrões na orbital

18 Átomo de Lítio ( 3 Li ) três electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 1

19 Átomo de Berílio ( 4 Be ) quatro electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2

20 Átomo de Boro ( 5 B ) cinco electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2 2p 1

21 Regra de Hund No preenchimento das orbitais com igual energia, distribuem-se primeiro um electrão por cada orbital, de modo a ficarem com o mesmo spin, e só depois se completam, ficando com spins opostos.

22 Átomo de Carbono ( 6 C ) seis electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2 2p 2

23 Átomo de Azoto ( 7 N ) sete electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2 2p 3

24 Átomo de Oxigénio ( 8 O ) oito electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2 2p 4

25 Átomo de Flúor ( 9 F ) nove electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2 2p 5

26 Átomo de Néon ( 10 Ne ) dez electrões Configuração electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6

27 Número de electrões na orbital Designação da orbital Designação dos electrões 0Orbital vazia- 1Orbital semipreenchida Desemparelhados ou celibatário 2 Orbital completa ou totalmente preenchida emparelhados Distribuição electrónica

28 Diagrama de Linus Pauling Linus Pauling (químico quântico) elaborou um diagrama de preenchimento das orbitais atómicas facilita a escrita das configurações electrónicas de átomos polielectrónicos.

29 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, etc.

30 Os electrões que ocupam a última camada/nível de energia são designados electrões de valência. Os electrões mais internos são designados electrões do cerne do átomo. Cerne do átomo Electrão de valência

31 Exemplos Configurações electrónicas 3 Li - 1s 2 2s 1 O lítio tem três electrões distribuídos por duas orbitais. O cerne do átomo contém dois electrões, existindo apenas um electrão de valência. 19 K - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 O potássio tem 19 electrões, distribuídos por 10 orbitais. Dos 19 electrões, só o da orbital 4s é de valência, sendo os restantes do cerne do átomo.

32 A configuração electrónica de um átomo pode ser simplificada basta representar os electrões mais interiores do átomo pela configuração electrónica do gás nobre do período anterior da Tabela Periódica, seguida dos electrões de valência. Exemplos: 11 Na – [Ne] 3s 1 19 K – [Ar] 4s 1

33 Exercício 1.Escreve a configuração electrónica do fósforo (Z = 15). 2.Quais são os números quânticos dos electrões de valência do átomo de fósforo. Última camada ocupada: n = 3 Orbital 3s: Orbitais 3p:


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