Distribuição Eletrônica: Linus Pauling e as camadas eletrônicas do átomo

Carlos Roberto de Lana

Atualizado em 10/03/2014, às 13h01

Um problema para os químicos era construir uma teoria consistente que explicasse como os elétrons se distribuíam ao redor dos átomos, dando-lhes as características de reação observadas em nível macroscópico.

Foi o cientista americano Linus C. Pauling quem apresentou a teoria até o momento mais aceita para a distribuição eletrônica.

Sobre Pauling, é sempre interessante citar que ele foi duas vezes laureado com o Prêmio Nobel. O de química em 1954, por suas descobertas sobre as ligações atômicas, e o da Paz em 1962, por sua militância contra as armas nucleares.

Para entender a proposta de Pauling, é preciso primeiro dar uma olhadinha no conceito de camadas eletrônicas, o princípio que rege a distribuição dos elétrons em torno do átomo em sete camadas, identificadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

Uma característica destas camadas é que cada uma delas possui um número máximo de elétrons que podem comportar, conforme tabela que segue:

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

Pauling apresentou esta distribuição dividida em níveis e subníveis de energia, em que os níveis são as camadas e os subníveis divisões destes (representados pelas letras s, p, d, f), possuindo cada um destes subníveis também um número máximo de elétrons.

Subnível
Número máximo de elétrons
Nomenclatura
s
2
s2
p
6
p6
d
10
d10
f
14
f14

Quando combinados níveis e subníveis, a tabela de distribuição eletrônica assume a seguinte configuração:

Camada
Nível
 
Subnível
   
Total de elétrons
   
s2
p6
d10
f14
 
K
1
1s
     
2
L
2
2s
2p
   
8
M
3
3s
3p
3d
 
18
N
4
4s
4p
4d
4f
32
O
5
5s
5p
5d
5f
32
P
6
6s
6p
6d
 
18
Q
7
7s
7p
   
8

A distribuição eletrônica, conforme Pauling, não era apenas uma ocupação pelos elétrons dos espaços vazios nas camadas da eletrosfera.

Os elétrons se distribuem segundo o nível de energia de cada subnível, numa seqüência crescente em que ocupam primeiro os subníveis de menor energia e, por último, os de maior.

É esta a tradução do diagrama de energia de Pauling, que define esta ordem energética crescente que é também a seqüência de distribuição dos elétrons:

  • Diagrama de Linus Pauling

Na figura, as setas indicam a ordem crescente dos níveis de energia: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10

Note que como a energia de 4s2 é menor, esta posição vem antes de 3d10.

Assim, seguindo o diagrama de Pauling, podemos montar a distribuição eletrônica de qualquer elemento químico, como por exemplo:

Elemento químico
Número atômico
Distribuição eletrônica
He Hélio
2
1s2
K = 2
Cl Cloro
17
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
K = 2, L = 8, M = 7
Zr Zircônio
40
1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 3d10 4p6 5s2 4d2
K = 2, L = 8, M = 18, n = 10, O =2
Pt Platina
78
1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 3d10 4p6 5s2 4d105p6 6s1 4f14 5d9
K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 17, P = 1

Lembre-se que a soma da distribuição dos elétrons, tanto nos subníveis quanto nas camadas deve bater com o número atômico, como no exemplo da Platina:

Camada
Nível
 
Distribuição
eletrônica
da
platina
   
Total de elétrons
   
s2
p6
d10
f14
 
K
1
1s2
     
2
L
2
2s2
2p6
   
8
M
3
3s2
3p6
3d10
 
18
N
4
4s2
4p6
4d10
4f14
32
O
5
5s2
5p6
5d9
 
17
P
6
6s1
     
1
Q
7
         
Total
         
78

Obs. Existem determinadas configurações que não seguem exatamente o diagrama de Pauling.
É o caso das distribuições dos subníveis finais s2 d4 e s2 d8.
O subnível s cede um elétron ao subnível da camada anterior, ficando portanto s1 d5 ou s1 d9.
Este último é exatamente o caso da Platina, ou seja, 6s2 5d8 se transforma em 6s1 5d9,
fazendo com que a camada O fique com 17 elétrons e a camada P apenas com 1.

Algumas edições da Tabela Periódica informam também a distribuição eletrônica dos elementos químicos, o que facilita muito o trabalho de quem precisa operar estes dados.

Mas, independentemente disto, é muito importante conhecer os mecanismos que regem esta distribuição, e particularmente o conceito de níveis e subníveis de energia, ponto de partida para estudos mais avançados como os princípios da mecânica quântica.

Veja errata.

Carlos Roberto de Lana é engenheiro químico e professor.



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