Estudo da eletrosfera Notas de revisão para ENEM Química

Estudo da eletrosfera

Introdução

A eletrosfera é a região do átomo onde os elétrons se movimentam ao redor do núcleo. Cada elétron possui um movimento bem definido, caracterizado por quatro estados quânticos: nível energético, subnível energético, orbital e spin.

Níveis energéticos (camadas)

Os níveis energéticos são regiões específicas do átomo onde os elétrons podem se movimentar sem perder ou ganhar energia. Existem 7 camadas principais, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

infoNote

Os níveis energéticos aumentam em energia conforme se afastam do núcleo. O nível K (mais próximo do núcleo) possui menor energia, enquanto o nível Q (mais distante) possui maior energia.

Capacidade máxima de elétrons por nível:

Nível de energia	K	L	M	N	O	P	Q
Número máximo de elétrons	2	8	18	32	32	18	8

Subníveis de energia

Cada nível energético é dividido em subníveis, que se diferem pela forma de suas órbitas e pelo número de elétrons que podem acomodar.

chatImportant

A capacidade máxima de cada subnível é fundamental para compreender a distribuição eletrônica. Memorise: s=2, p=6, d=10, f=14 elétrons.

Tipos de subníveis e suas capacidades:

Subnível de energia	s	p	d	f
Número máximo de elétrons	2	6	10	14

Subníveis presentes em cada nível:

Nível	Número quântico	Número máximo de elétrons	Subníveis possíveis
K	1	2	s
L	2	8	s, p
M	3	18	s, p, d
N	4	32	s, p, d, f
O	5	32	s, p, d, f
P	6	18	s, p, d
Q	7	8	s, p

Distribuição eletrônica

Regras fundamentais

Os elétrons não se distribuem aleatoriamente nos subníveis. Sua organização segue uma ordem crescente de energia, preenchendo cada nível de acordo com a quantidade de elétrons disponível.

Para facilitar a distribuição eletrônica, utilizamos o Diagrama de Pauling, que mostra a ordem crescente de energia dos subníveis.

Átomo neutro

Em átomos neutros, o número de prótons é igual ao número de elétrons ( $P = e^-$ ).

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Regras de distribuição:

Preencher cada subnível de energia conforme sua capacidade
Quando não houver necessidade de completar um subnível, preenchê-lo de acordo com o número de elétrons disponíveis

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Exemplos Trabalhados: Distribuição Eletrônica em Átomos Neutros

Fósforo ( $^{15}P$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^3$

Bromo ( $^{35}Br$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2 \, 3d^{10} \, 4p^5$

Íons

Para íons, a distribuição deve considerar a perda ou ganho de elétrons.

Ânions: Somar os elétrons ganhos aos já existentes e realizar a distribuição normalmente.

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Exemplo Trabalhado: Ânion

Enxofre ( $^{32}S^{2-}$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6$ (ânion com 18 elétrons)

Cátions: Fazer a distribuição como se fosse um átomo neutro, depois retirar o número de elétrons necessários da camada de valência.

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Exemplos Trabalhados: Cátions

Magnésio ( $^{12}Mg^{2+}$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6$

Ferro ( $^{26}Fe^{3+}$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2 \, 3d^3$

Conceitos importantes

Camada de valência: Corresponde à camada de maior número, sendo o nível mais externo do átomo.

Elétron diferenciador: O último elétron com maior energia, chamado de elétron diferenciador.

Distribuição em níveis

A distribuição eletrônica por níveis de energia é feita a partir da distribuição por subníveis. Basta contar o número de elétrons em cada nível usando a distribuição por subníveis.

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Exemplos Trabalhados: Distribuição por Níveis

Fósforo ( $^{15}P$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^3$

K = 2; L = 8; M = 5

Ferro ( $^{26}Fe$ ): $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^6 \, 3s^2 \, 3p^6 \, 4s^2 \, 3d^6$

K = 2; L = 8; M = 14; N = 2

Números quânticos

Os átomos estão organizados em orbitais, que representam regiões de maior probabilidade de encontrar um elétron. Cada elétron tem seu movimento perfeitamente definido por quatro números quânticos.

infoNote

Segundo o Princípio da Incerteza de Heisenberg, não é possível determinar com precisão simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron. Os números quânticos permitem apenas localizar a região onde o elétron se encontra.

Tipos de números quânticos:

Nome	Símbolo	Significado	Faixa de valores
Número quântico principal	$n$	Camada	1, 2, 3...
Número quântico secundário ou azimutal	$l$	Subnível	0, 1, 2..., $n-1$
Número quântico magnético	$m_l$	Orbital	$-l...0...+l$
Número quântico de spin	$m_s$	Spin	$-\frac{1}{2}, +\frac{1}{2}$

Número quântico principal (n)

Indica a camada onde o elétron está localizado.

Camada	K	L	M	N	O	P	Q
Número quântico ( $n$ )	1	2	3	4	5	6	7

Número quântico secundário (l)

Indica o subnível onde o elétron está localizado.

Subnível	s	p	d	f
Número quântico ( $l$ )	0	1	2	3

Número quântico magnético ( $m_l$ )

Indica o orbital onde o elétron está localizado. Assume valores entre $-l$ e $+l$ .

infoNote

Cada orbital tem sua forma específica que pode ser observada através de um sistema de coordenadas tridimensional.

Número quântico de spin ( $m_s$ )

De forma simplificada, indica a rotação do elétron em torno de seu próprio eixo. Os valores assumem $-\frac{1}{2}$ ou $+\frac{1}{2}$ .

infoNote

Por convenção, indica-se a seta para cima como spin negativo e a seta para baixo como spin positivo.

Princípio de Exclusão de Pauli

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Este princípio estabelece que cada elétron tem seu próprio conjunto de números quânticos, e não existe mais de um elétron com o mesmo conjunto de números quânticos iguais. É possível apenas que os três primeiros números sejam iguais, mas o número de spin deve ser obrigatoriamente diferente.

Regra de Hund

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Para o preenchimento dos orbitais, deve-se considerar que a distribuição se dará de maneira a primeiro preencher todos os orbitais. Somente depois que o último orbital do subnível tiver sido semi-preenchido é que se irá colocar os elétrons de maneira a preencher completamente o orbital.

bookmarkSummary

Pontos-Chave para Lembrar:

A eletrosfera é organizada em 7 níveis energéticos (K, L, M, N, O, P, Q) com capacidades específicas de elétrons
Os subníveis (s, p, d, f) determinam a forma das órbitas e têm capacidades máximas diferentes
A distribuição eletrônica segue o Diagrama de Pauling e regras específicas para átomos neutros e íons
Os quatro números quânticos ( $n$ , $l$ , $m_l$ , $m_s$ ) definem completamente a localização e movimento de cada elétron
O Princípio de Exclusão de Pauli e a Regra de Hund são fundamentais para entender como os elétrons se organizam nos orbitais

Estudo da eletrosfera (ENEM Química): Notas de revisão