Modelo atômico atual:

Distribuição eletrônica:

 

Camadas Eletrônicas ou Níveis de Energia

O número de camada é chamado número quântico principal (n).

Número máximo de elétrons em cada nível de energia:
1. Teórico:
Equação de Rydberg: x = 2n²

K	L	M	N	O	P	Q
2	8	18	32	50	72	98

2. Experimental:
O elemento de número atômico 112 apresenta o seguinte número de elétrons nas camadas energéticas:

K	L	M	N	O	P	Q
2	8	18	32	32	18	2

Camada de valência é a camada mais externa do átomo e pode contar no máximo 8 elétrons

Subcamadas ou subníveis de Energia
Uma camada de número n será subdividida em n subníveis:

s, p, d, f, g, h, i…

Nos átomos dos elementos conhecidos, os subníveis teóricos g, h, i… estão vazios.

Número máximo de elétrons em cada subnível experimental:

s     p     d     f
2     6     10     14

Distribuição dos elétrons nos subníveis (configuração eletrônica)
Os subníveis são preenchidos em ordem crescente de energia (ordem energética). Linus Pauling descobriu que a energia dos subníveis cresce na ordem:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d…

É nessa ordem que os subníveis são preenchidos. Para obter essa ordem basta seguir as diagonais no Diagrama de Pauling abaixo:

    Seqüência de preenchimento de orbitais

Deve-se observar a ordem energética dos subníveis de energia, que infelizmente não é igual à ordem geométrica. Isso porque subníveis de níveis superiores podem ter menor energia total do que subníveis inferiores. A energia de um subnível é proporcional à soma (n + l) de seus respectivos números quânticos principal (n) e secundário (l).

O número quântico azimutal ou secundário, representado pela letra l, especifica a subcamada e, assim, a forma do orbital. Pode assumir os valores 0, 1, 2 e 3, correspondentes às subcamadas s, p, d, f.

Método analítico para ordenação dos subníveis:

Exemplos

1)

3d          4s
n = 3          n = 4
l = 2          l = 0
n + l = 5          n + l = 4

3d é mais energético que 4s

2)

3d          4p
n = 3          n = 4
l = 2          l = 1
n + l = 5          n + l = 5

Quando os subníveis apresentarem a mesma soma, o mais afastado ou de maior nível energético terá maior energia.

Ordem geométrica é a ordenação crescente de níveis energéticos.

Exemplo: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p…

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.

Exemplo: Arsênio (As): Z = 33

- Ordem energética (ordem de preenchimento): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3

- Ordem geométrica (ordem de camada): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

Camadas Energéticas: K = 2; L = 8; M = 18; N = 5
A camada de valência do As é a camada N, pois é o último nível que contém elétrons.

  Distribuição Eletrônica em Ìons

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)

  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

Números Quânticos:

 

O endereço de uma pessoa que recebe cartas, normalmente, está caracterizado pelos correios por quatro “números”: Estado, cidade, rua e número da casa.

Do mesmo modo, cada um dos elétrons de um átomo distingue-se dos demais mediante quatro números, os chamados números quânticos. Nota-se que elétrons isolados em repouso são exatamente iguais, não se podendo distinguir uns dos outros.

1- Número quântico principal (n)

Representa aproximadamente a distância do elétron ao núcleo. O número n  tem valores inteiros 1, 2, 3,∞, sendo primariamente responsável  pela determinação da energia do elétron, do tamanho do orbital ocupado pelo elétron e da distância do orbital ao núcleo. A distância média do orbital 7s ao núcleo é maior que a distância média do orbital 1s ao núcleo.

2- Número quântico secundário (azimutal) “l”

Representa a forma do orbital. Assim, os orbitais s são esféricos, os orbitais p têm a forma de halteres ou de um oito, etc. Valores de l: 0 (s), 1 (p), 2 (d), 3 (f),…(n-1).

Para átomos com muitos elétrons, a energia de um elétron é determinada não só pelo valor de n, mas também pelo valor de l. Assim, para um dado valor de n, elétrons p têm energia ligeiramente maior que elétrons s.

3- Número quântico magnético (m)

Descreve a orientação do orbital no espaço. O número m pode ter qualquer valor inteiro entre +l e –l, inclusive zero.
Exemplo:

4- Número quântico spin “MS”

Descreve a rotação do elétron em torno do seu eixo. O número ms pode ter somente os valores +1/2 e -1/2.

Dois elétrons de um mesmo orbital apresentam os três primeiros números quânticos iguais, mas possuem spins opostos. Portanto, de acordo com Pauli, dois elétrons de um mesmo átomo nunca podem ter os mesmos quatro números quânticos.