Distribuição eletrónica

A distribuição eletrónica de um átomo demonstra como estão distribuídos os eletrões pelos vários níveis e subníveis de energia do átomo.

Esta distribuição segue as seguintes regras:

Princípio da energia mínima

Um nível (ou subnível) de energia só começa a ser preenchido quando o anterior (de menor energia) já está completo.

Princípio de exclusão de Pauli

Wolfgang Pauli enunciou este princípio em 1925.

Princípio de exclusão de Pauli: No mesmo átomo não pode haver dois eletrões que tenham o mesmo conjunto de todos os números quânticos.

Como apenas o número quântico de spin é relativo ao próprio eletrão, e este número quântico apenas tem duas possibilidade (+½ e -½, ou α e β), uma consequência deste princípio é de que não podem estar mais do que dois eletrões em cada orbital. A outra consequência é que no caso de dois eletrões ocuparem a mesma orbital estes terão que ter valores de spin diferentes, tendo um o valor \(m_{s}\) = +½ e o outro, obrigatoriamente, \(m_{s}\) = -½.

Regra de Hund

Na ocupação dos eletrões por orbitais do mesmo subnível (por exemplo, as orbitais p de um mesmo nível \(n\)) todas as orbitais terão de estar semi preenchidas antes de começarem a ser preenchidas com dois eletrões cada. Isto permite que as repulsões entre os diversos eletrões no mesmo subnível sejam menores.

No caso do boro (\(Z\) = 5) a distribuição eletrónica é 1s2 2s2 2px1, e pode ser representada pelo seguinte diagrama (cada seta representa um eletrão, e os diferentes sentidos das setas os valores de spin +½ e -½, sendo o uso das duas setas – para cima e para baixo – indiferente):

No átomo de carbono (\(Z\) = 6) já existem dois eletrões a distribuir pelo subnível 2p, que, pela regra de Hund são distribuídos por duas das três orbitais 2p (2px, 2py e 2pz):

A seguinte distribuição é incorreta:

Desta forma, a distribuição eletrónica do oxigénio (\(Z\) = 8) é:

O néon (\(Z\) = 10) terá a distribuição:

Diagrama de Pauling

O Diagrama de Pauling é um método fácil para estabelecer a sequência de preenchimento dos eletrões pelas diferentes orbitais em função das energias.

A ordem crescente de energia dos subníveis é:

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

Pauli

Hund

Bibliografia:
D. Reger, S. Goode, E. Mercer, Química: Princípios e Aplicações, Fundação Calouste Gulbenkian, 2010.
D. B. Laserna, Os Paradoxos Quânticos, edição especial da National Geographic, RBA Revistas Portugal, Lda, 2016.

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