Construção da tabela periódica: preenchimento

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1 Construção da tabela periódica: preenchimento Para um elétron único, a energia é determinada pelo número quântico principal, que é usado para indicar a camada. Para uma dada camada em átomos multi-eletrônicos, elétrons com número quântico orbital mais baixo terão energia menor, devido a maior penetração na blindagem dos elétrons das camadas internas Elementos de transição Existem algumas exceções: a primeira é o cromo, seguido de cobre (alguns 3d são preenchidos antes do segundo 4s), molibdênio e prata

2 Dependência das energias eletrônicas com o número quântico orbital Se a blindagem dos elétrons 1s fosse perfeita, os elétrons 2s e 2p teriam a energia de n = 2 (níveis do H)

3 Dependência das energias eletrônicas com o número quântico orbital Configuração eletrônica é a maneira na qual os e- são distribuídos entre os vários orbitais de um átomo. A mais estável C.E., ou estado fundamental, de um átomo é aquela na qual os e- estão nos estados mais baixos possíveis de energia. Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de energia, com não mais que dois e- por orbital. Essa ocupação deve seguir a Regra de Hund. Regra de Hund: Para orbitais degenerados (que têm a mesma energia), a menor energia será obtida quando o número de e- com o mesmo spin for maximizado.

4 Dependência das energias eletrônicas com o número quântico orbital

5 Dependência das energias eletrônicas com o número quântico orbital Disposição dos níveis de energia dos orbitais em átomos polieletrônicos. Os orbitais em diferentes subníveis diferem em energia.

6 Dependência das energias eletrônicas com o número quântico orbital Sc: Ar 4s 2 3d 1 Ti: Ar 4s 2 3d 2... Cu: Ar 4s 1 3d 10 Quando formam íons, os e - são removidos primeiro das orbitais 4s e só depois das orbitais d. Ex: Fe 2+ : Ar 3d 6

7 Dependência das energias eletrônicas com o número quântico orbital Para Ni, Z = 28 1s 2s 2p Ni 2+ : Ar 3d 8 3s 3p 4s 3d

8 Exceções encontradas nas configurações eletrônicas Algumas configurações eletrônicas são anômalas, como a do Cr e a do Cu, devido à proximidade energética dos orbitais 4s e 3d. Há algumas exceções no preenchimento dos orbitais. Cromio (Z=24) e Cobre (Z=29) apresentam as seguintes configurações eletrônicas: Cr: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 Cu: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 Orbitais semipreenchidos (d 5 ) ou totalmente preenchidos (d 10 )são mais estáveis que as demais formas de preenchimentos dos orbitais.

9 O conceito de Carga Nuclear Efetiva (Z ef ) Em um átomo polieletrônico, cada e- é simultâneamente atraído pelo núcleo e repelido pelos outros e-, havendo também muitas repulsões entre os e-. Assim, a Z ef diz respeito sobre como um dado e- sente realmente a atração do núcleo. Z ef é definida como: Z ef = Z S Onde Z é a carga atômica do átomo e S é o fator de blindagem, o qual relaciona-se à proteção provocada nos e- de valência pelos e- que estão mais próximos do núcleo. Assim, qualquer densidade eletrônica entre o núcleo e um e- mais externo diminui Z ef. Por outro lado, os e- de mesmo nível dificilmente blindam uns aos outros da carga do núcleo. Assim, a Z ef sofrida pelos e- mais externos é determinada basicamente pela diferença entre a carga do núcleo e a presença dos e- internos.

10 Determinação da (Z ef ) São muitas as maneiras de calculas Z ef. Nesse curso, usaremos as Regras de Slater para calcular o fator de blindagem (S) de um dado elétron, segundo as regras: 1. Colocar a configuração eletrônica da seguinte maneira: (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p) etc. 2. Os e- colocados à direita do e- onde a blindagem está sendo calculada não são contabilizados. 3. Se o e- de interesse for do tipo ns or np: a) Cada e- do mesmo grupo contribui com um fator de 0,35. Se for do orbital 1s, esse fator será 0,30. b) Cada e- em um grupo n-1 contribui com um fator de 0,85. c) Cada e- de um grupo n-2 ou menor (n-3, n-4) contribui com um fator de 1, Se o e- de interesse for um nd ou nf: a) Cada e- do mesmo grupo contribui com 0,35. b) Cada e- de um grupo menor (à esquerda do e- considerado) contribui com um fator de 1,00.