Como escrever as configurações de elétrons para átomos de vários elementos

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Última modificação: 2024-01-15 08:22

A configuração eletrônica de um átomo é uma representação numérica das órbitas dos elétrons. As órbitas de elétrons são as diferentes regiões ao redor do núcleo atômico, onde os elétrons geralmente estão presentes. Uma configuração de elétrons pode informar ao leitor sobre o número de órbitas elétricas que um átomo possui, bem como o número de elétrons que ocupam cada órbita. Depois de entender os princípios básicos por trás das configurações de elétrons, você será capaz de escrever suas próprias configurações e lidar com seus testes de química com confiança.

Etapa

Método 1 de 2: Determinação de elétrons por meio da tabela periódica

Etapa 1. Encontre seu número atômico

Cada átomo possui um número específico de elétrons. Encontre o símbolo químico do seu átomo na tabela periódica acima. O número atômico é um número inteiro positivo começando em 1 (para hidrogênio) e aumentando em 1 a cada vez para os átomos subsequentes. Este número atômico também é o número de prótons em um átomo - portanto, também representa o número de elétrons em um átomo com conteúdo zero.

Etapa 2. Determine o conteúdo atômico

Os átomos com conteúdo zero terão o número exato de elétrons listados na tabela periódica acima. Porém, o átomo com o conteúdo terá um número maior ou menor de elétrons, dependendo do tamanho do conteúdo. Se você estiver lidando com conteúdo atômico, adicione ou adicione elétrons: adicione um elétron para cada carga negativa e subtraia um para cada carga positiva.

Por exemplo, um átomo de sódio com conteúdo -1 terá um elétron extra além de seu número atômico básico, que é 11. Portanto, este átomo de sódio terá um total de 12 elétrons

Etapa 3. Salve a lista de órbitas padrão em sua memória

Quando um átomo ganha elétrons, ele preenche órbitas diferentes em uma ordem específica. Cada conjunto dessas órbitas, quando totalmente ocupado, conterá um número par de elétrons. Os conjuntos dessas órbitas são:

O conjunto de orbitais s (qualquer número na configuração eletrônica seguido por um "s") inclui uma única órbita e, de acordo com o Princípio de Exclusão de Pauli, uma única órbita pode incluir no máximo 2 elétrons, de modo que cada conjunto de orbitais s pode contém 2 elétrons.
O conjunto de orbitais p contém 3 órbitas e pode incluir um total de 6 elétrons.
O conjunto orbital d contém 5 órbitas, portanto, este conjunto pode incluir 10 elétrons.
O conjunto de orbitais f contém 7 órbitas, portanto, pode incluir 14 elétrons.

Etapa 4. Compreender a notação da configuração eletrônica

A configuração do elétron é escrita de uma forma que exibe claramente o número de elétrons em um átomo e em cada órbita. Cada órbita é escrita sequencialmente, com o número de elétrons em cada órbita escrito em letras mais baixas e em uma posição mais alta (sobrescrito) à direita do nome da órbita. A configuração final do elétron é uma coleção de dados sobre nomes de órbitas e sobrescritos.

Por exemplo, aqui está uma configuração simples de elétrons: 1s² 2s² 2p⁶. Esta configuração mostra que há dois elétrons no conjunto orbital 1s, dois elétrons no conjunto orbital 2s e seis elétrons no conjunto orbital 2p. 2 + 2 + 6 = 10 elétrons. Esta configuração de elétrons se aplica a átomos de néon que não têm conteúdo (o número atômico do néon é 10.)

Etapa 5. Lembre-se da ordem das órbitas

Observe que, embora o conjunto de órbitas seja numerado de acordo com o número de camadas de elétrons, as órbitas são ordenadas de acordo com sua energia. Por exemplo, um 4s² contendo um nível de energia inferior (ou potencialmente mais volátil) do que um átomo 3d.¹⁰ que está parcial ou totalmente preenchida, então a coluna 4s é escrita primeiro. Depois de saber a ordem das órbitas, você pode preenchê-las com base no número de elétrons em cada átomo. A ordem de preenchimento das órbitas é a seguinte: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.

Uma configuração de elétrons para um átomo com cada órbita completamente preenchida seria assim: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶8s²
A lista acima, se todas as camadas forem preenchidas, será a configuração de elétrons para Uuo (Ununoctium), 118, que é o átomo de maior numeração na tabela periódica - portanto, esta configuração de elétrons contém todas as camadas de elétrons atualmente conhecidas por existirem em um átomo neutro.

Etapa 6. Preencha as órbitas com base no número de elétrons em seu átomo

Por exemplo, se quiséssemos escrever a configuração eletrônica para um átomo de cálcio sem conteúdo, começaríamos determinando o número atômico do cálcio na tabela periódica. O número é 20, então escreveremos a configuração para um átomo com 20 elétrons na ordem acima.

Preencha as órbitas seguindo a sequência acima até chegar a um total de 20 elétrons. A órbita 1s contém dois elétrons, 2s órbita dois, 2p órbita seis, 3s órbita dois, 3p órbita seis e 4s órbita dois (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20). Portanto, a configuração do elétron para o cálcio é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
Nota: os níveis de energia mudam conforme sua órbita fica maior. Por exemplo, quando você atingir o 4º nível de energia, então 4s será o primeiro, então 3d. Após o quarto nível de energia, você irá para o 5º nível, onde a ordem retorna ao início. Isso só acontece após o terceiro nível de energia.

Etapa 7. Use a tabela periódica como seu atalho visual

Você deve ter notado que a forma da tabela periódica representa a ordem do conjunto de órbitas na configuração eletrônica. Por exemplo, os átomos na segunda coluna da esquerda sempre terminam em "s²", os átomos na região direita do centro fino sempre terminam em" d¹⁰, "etc. Use a tabela periódica como seu auxílio visual para escrever as configurações dos elétrons - a ordem dos elétrons que você escreve nas órbitas está diretamente relacionada à sua posição na tabela. Veja abaixo:

Especificamente, as duas colunas mais à esquerda representam átomos com configurações de elétrons terminando em órbitas s, a metade direita da tabela representa átomos com configurações de elétrons terminando em órbitas s, as seções do meio representam átomos terminando em órbitas d e a metade inferior para átomos terminando em d orbitais orbitas f.
Por exemplo, quando você quiser escrever a configuração do elétron para o cloro, pense: "Este átomo está na terceira linha (ou" período ") da tabela periódica. Ele também está na quinta coluna do bloco de órbita p do tabela periódica. Então, a configuração do elétron vai acabar com … 3p⁵
Cuidado - as regiões orbitais d e f na tabela representam diferentes níveis de energia com a linha em que estão localizadas. Por exemplo, a primeira linha de blocos orbitais d representa órbitas 3d, embora estejam localizadas no período 4, enquanto a primeira linha de órbitas f representa órbitas 4f, embora estejam realmente no período 6.

Etapa 8. Aprenda a escrever configurações eletrônicas rapidamente

Os átomos do lado direito da tabela periódica são chamados gases nobres. Esses elementos são muito estáveis quimicamente. Para encurtar o longo processo de escrever configurações de elétrons, escreva o símbolo químico do elemento gasoso mais próximo que tenha menos elétrons do que átomos em seus colchetes e continue com a configuração de elétrons para o conjunto de órbitas que se seguem. Veja o exemplo abaixo:

Para facilitar a compreensão desse conceito, um exemplo de configuração foi fornecido. Vamos escrever a configuração do zinco (com número atômico 30) usando o método rápido dos gases nobres. A configuração eletrônica geral do zinco é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰. No entanto, observe que 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ é a configuração do Argônio, um gás nobre. Substitua esta parte da notação eletrônica de zinco pelo símbolo químico Argônio entre colchetes ([Ar].)
Assim, a configuração eletrônica do zinco pode ser escrita rapidamente como [Ar] 4s² 3d¹⁰.

Método 2 de 2: Usando a Tabela Periódica ADOMAH

Etapa 1. Compreenda a Tabela Periódica ADOMAH

Este método de escrever configurações eletrônicas não requer que você as memorize. Porém, é necessário reorganizar a tabela periódica, pois na tabela periódica tradicional, a partir da quarta linha, o número do período não representa a camada de elétrons. Procure a Tabela Periódica ADOMAH, que é uma tabela periódica especialmente desenhada pelo cientista Valery Tsimmerman. Você pode encontrá-lo facilmente por meio de uma pesquisa online.

Na Tabela Periódica ADOMAH, as linhas horizontais representam grupos de elementos, como halogênios, gases fracos, metais alcalinos, alcalino-terrosos, etc. As colunas verticais representam as camadas de elétrons e são chamadas de “cascatas” (linhas diagonais conectando os blocos s, p, d e f) que correspondem ao período.
O hélio é movido ao lado do hidrogênio, porque ambos têm órbitas 1s. Vários pontos (s, p, d e f) são mostrados à direita e os números das camadas estão abaixo. Os elementos são mostrados em caixas retangulares numeradas de 1 a 120. Esses números são números atômicos normais que representam o número total de elétrons em um átomo neutro.

Etapa 2. Encontre seu átomo na tabela ADOMAH

Para escrever a configuração eletrônica de um elemento, localize seu símbolo na Tabela Periódica ADOMAH e risque todos os elementos com o número atômico mais alto. Por exemplo, se você quiser escrever a configuração eletrônica de Erbium (68), risque os elementos 69 a 120.

Observe os números de 1 a 8 na parte inferior da tabela. Esses números são os números da camada de elétrons ou os números das colunas. Ignore as colunas que contêm apenas os elementos que você riscou. Para Erbium, as colunas restantes são os números de coluna 1, 2, 3, 4, 5 e 6

Etapa 3. Calcule seu conjunto finito de órbitas atômicas

Observando os símbolos de bloco no lado direito da tabela (s, p, d e f) e os números das colunas na parte inferior da tabela e ignorando as linhas diagonais entre os blocos, divida as colunas em colunas. -Bloco e escreva-os de baixo para cima. Novamente, ignore os blocos de coluna que incluem todos os elementos riscados. Anote o início da coluna do bloco começando com o número da coluna e seguido pelo símbolo do bloco, como este: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (no caso de Erbium).

Nota: As configurações eletrônicas de Er acima são escritas em ordem crescente de número de camada. Você também pode escrever na ordem em que as órbitas são preenchidas. Siga a cascata de cima para baixo (não colunas) enquanto você escreve blocos de colunas: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

Etapa 4. Conte os elétrons em cada conjunto de órbitas

Conte os elementos não separados em cada bloco de coluna, inserindo um elétron por elemento, a seguir escreva o número após o símbolo do bloco para cada bloco de coluna, como este: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 6s². Em nosso exemplo, esta é a configuração eletrônica do Erbium.

Etapa 5. Conheça a configuração eletrônica errática

Existem dezoito exceções para a configuração do elétron para átomos com o nível de energia mais baixo, ou o que é comumente chamado de nível elementar. Esta exceção quebra a regra geral nas posições dos últimos dois a três elétrons. Nesse caso, a configuração real do elétron mantém o elétron em um estado de energia inferior do que na configuração padrão do átomo. Esses átomos erráticos 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); D'us (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Ar condicionado (…, 6d1, 7s2); º (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); você (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) e cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).

Pontas

Quando um átomo é um íon, isso significa que o número de prótons não é igual ao número de elétrons. O conteúdo atômico (geralmente) será mostrado no canto superior direito do símbolo químico. Assim, um átomo de antimônio com um conteúdo de +2 terá uma configuração eletrônica de 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p¹. Observe que 5p³ alterado para 5p¹. Tenha cuidado quando a configuração do elétron terminar em uma órbita diferente do conjunto de órbitas se p.

Ao remover um elétron, você só pode removê-lo de sua órbita de valência (órbita s e p). Então, se uma configuração termina em 4s² 3d⁷, e o átomo recebe um conteúdo de +2, então a configuração mudará para terminar em 4s⁰ 3d⁷. Observe que 3d⁷não mudanças, no entanto, a órbita do elétron é perdida.
Cada átomo deseja ser estável, e as configurações mais estáveis conterão o conjunto completo de órbitas se p (s2 e p6). Os gases passam a ter essa configuração, por isso raramente são reativos e ficam localizados do lado direito da tabela periódica. Então, se uma configuração termina com 3p⁴, portanto, esta configuração requer apenas dois elétrons adicionais para se tornar estável (remover seis, incluindo elétrons no conjunto orbital s, requer mais energia, portanto, remover quatro é mais fácil de fazer). E se uma configuração termina em 4d³, então essa configuração só precisa perder três elétrons para atingir um estado estável. Além disso, as camadas com metade do conteúdo (s1, p3, d5..) são mais estáveis do que (por exemplo) p4 ou p2; no entanto, s2 e p6 serão ainda mais estáveis.
Não existe um subnível de "equilíbrio de meio conteúdo". Esta é uma simplificação. Todos os equilíbrios associados aos subníveis "meio-preenchidos" são baseados no fato de que cada órbita tem apenas um elétron, de modo que a repulsão entre os elétrons é minimizada.
Você também pode escrever a configuração eletrônica de um elemento simplesmente escrevendo sua configuração de valência, ou seja, o último conjunto de órbitas se p. Então, a configuração de valência de um átomo de antimônio será 5s² 5p³.
O mesmo não acontece com os íons. Os íons são mais difíceis de escrever. Pule dois níveis e siga o mesmo padrão, dependendo de onde você começar a escrever, com base em quão alto ou baixo é o número de elétrons.
Para encontrar o número atômico quando ele está na forma da configuração eletrônica, some todos os números que seguem as letras (s, p, d e f). Este princípio só se aplica a átomos neutros, se este átomo for um íon, você deve adicionar ou remover elétrons de acordo com o número adicionado ou removido.
Existem duas maneiras diferentes de escrever configurações eletrônicas. Você pode escrevê-los na ordem do número da camada para cima, ou na ordem em que as órbitas são preenchidas, como no exemplo acima para o elemento Erbium.
Existem certas circunstâncias em que os elétrons precisam ser "promovidos". Quando um conjunto de órbitas requer apenas um elétron para torná-lo cheio ou meio cheio, remova um elétron do conjunto mais próximo de órbitas s ou p e mova-o para o conjunto de órbitas que requerem aquele elétron.
Os números após as letras são sobrescritos, portanto, não os escreva em seu teste.